看 Octet 如何把小分子互作「玩」出花样？
1084 人阅读发布时间：2024-07-02 09:22
在生命科学研究领域，了解小分子与蛋白质之间的相互作用对于新药发现、疾病治疗及生物过程研究具有至关重要的意义。然而，这些应用往往因技术限制而充满挑战。
基于生物层干涉（BLI）技术的Octet® 非标记分子互作系统具有高通量、高灵敏度、以及对DMSO等有机溶剂不敏感等优点，已成为小分子药物开发过程中的中坚力量。近年来，应用Octet®发表的小分子互作相关文章已经占到国内文献的1/3左右，且不仅有量，更加有质！
现在，就让我们一同欣赏这些小分子研究的精彩成果，感受Octet®技术在揭示分子奥秘方面的卓越成就。
肝细胞脂肪代谢对预防非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）和其他慢性代谢性疾病具有重要意义。中国医学科学院基础医学研究所黄波团队研究发现，糖原合成使用其中间代谢物尿苷二磷酸葡萄糖（UDPG）来拮抗脂肪生成，从而引导小鼠和人肝细胞将葡萄糖碳储存为糖原。在这项机制研究中，发现UDPG通过SLC35F5转运进入高尔基体后，诱导蛋白酶S1P的泛素化降解，从而阻断活性形式SREBP1c的生成，最终抑制脂肪酸的合成。通过Octet®对小鼠和人的脂肪酸合成过程中关键酶（S1P）与UDPG结合这一重要步骤进行了验证，并提供了结合的直观证据（图1）。而S1P突变后与UDPG结合能力变弱，脂肪合成增加（图2）。研究还利用Octet®检测点突变结合界面的氨基酸残基位点后的S1P与UDPG的结合，进一步验证S1P-UDPG复合物结构解析的结果。
图1：通过SA传感器固化小鼠（a）和人（b）的S1P蛋白分别与不同浓度UDPG结合解离曲线
图2：S1P蛋白关键氨基酸突变(N438A or T593A)后，小鼠（c-d）和人（e）S1P蛋白与不同浓度UDPG结合解离曲线
原文大量Pulldown以及CO-IP数据，但作者仍选择用Octet®非标记分子互作系统来证明S1P与UDPG直接相互作用，可见Direct Binding是趋势。
Science子刊：Octet® 检测<100Da小分子[2][3]
H2S 是一种重要的内源性分子，具有抗氧化特性。山东大学娄红祥/常文强组发现基因Cys4编码胱硫氨酸β合成酶(CBS)，是白色念珠菌中主要的H2S合成酶。敲除Cys4基因的白色念珠菌导致低致病性，提示CBS是一个很有前途的抗真菌靶点。Aminooxy-acetic acid (AOA)是一种小分子CBS抑制剂，在口咽念珠菌病(OPC)小鼠模型中具有良好的疗效，提示CBS具有作为对抗真菌感染治疗靶点的潜力。该成果发表于Science子刊。
图2. Octet® RED96结果：将Cys4固化在SSA传感器上，与AOA进行结合解离，发现AOA亲和力为55µM。该小分子分子量小于<100Da!
本研究中检测的氨基氧乙酸AOA 仅有91Da，通过Octet® 依然可以灵敏的检测出准确的结果。
醛脱氢酶1（ALDH1）是乳腺癌症干细胞的标志物（BCSC），其酶活性调节肿瘤干性。识别控制ALDH+细胞的上游靶点可能抑制三阴性乳腺癌症TNBC肿瘤。本文发现KK-LC-1细胞通过与FAT1结合并随后促进其泛素化决定了TNBC ALDH+的干性。采用计算和Octet® 互作筛选的方法，发现Z8398787730（Z8）作为一个小分子可以结合KK-LC-1，通过激活Hippo途径机制抑制TNBC肿瘤生长，并降低TNBC ALDH+细胞的干性和活力。这些发现确定了抑制ALDH+细胞中的KK-LC-1-FAT1-Hippo-ALDH1A1通路作为TNBC的潜在治疗手段TNBC肿瘤生长，并降低TNBC ALDH+细胞的干性和活力。这些发现确定了抑制ALDH+细胞中的KK-LC-1-FAT1-Hippo-ALDH1A1通路作为TNBC的潜在治疗手段。
图2. (A) 用Octet® 单浓度筛选KK-LC-1抑制剂（145个）；(B) 用Octet® 进行Z8的多浓度亲和力测定，亲和力为4.3μM；(C) Z8的分子结构
Octet® 不仅可以用于小分子亲和力验证，由于其高通量和易学易用的特性，还可以用于小分子筛选。
生物层干涉（BLI）技术可以实现对相互作用更加定量化地测定，非常适合亲和力比较低的化合物检测。在传统的方法中，化合物解离快、有洗涤等步骤，使得结合的小分子被洗掉后易产生假阴性结果；另外传统方法多数需要标记，可能会改变靶点分子的构象，也会产生假阳性结果。SPR技术容易受到溶剂效应影响，也不适合一些溶解性差的小分子。对比之下，生物层干涉（BLI）技术的非标记和实时检测可以克服传统方法的弊端，使得小分子相互作用检测结果更加真实可靠！
