蛋白质组学在药物靶点发现上的应用

蛋白质组学在药物靶点发现上的应用

药物靶点的发现和确认往往是一系列新药发现的突破口，对于医药研发人员来说也是一项重要和艰巨的任务。近年来，随着蛋白质组学服务的开展，分子生物学、人类基因组等生命科学和技术方法的发展，人们对药物靶点的研究热情空前高涨，药物靶点的发现和确认己经成为生命科学领域的研究热点。

近年来，随着蛋白质组学的快速发展，蛋白质组学技术在药物研究领域有着越来越多的应用，不少生物公司提供的蛋白质组学服务为高通量、特异性、快速的进行药物相关研究提供了强有力的技术服务支持。蛋白质组学技术和方法也在不断成熟，在药物作用靶点的探测、验证和优化方面起到了重要的作用，提高了药物发现的效率。

1、药物靶点发现和确认的意义

药物靶点是指药物在体内的作用结合位点，包括基因位点、受体、酶、离子通道、核酸等生物大分子。可以将药物靶点分成3类，即药物靶点、候选药物靶点和潜在药物靶点。所谓药物靶点，通常是指那些已经确认了的特定药物的作用靶点；当然，如果相应药物还没有研发成功、上市，也不能说就不是药物靶点，这些已具备了药物靶点基本特征的生物大分子或分子结构，尚需不断的研究、评价，故称之为候选药物靶点；而潜在药物靶点，是指那些仅发现了部分药物靶点的特征，但尚不具备药物靶点的多数条件，比如说有些具有重要功能的蛋白质，具备部分药物靶点的特征，可以作为一个潜在的药物靶点。

大数据环境之下，药物靶点研究亦在其中，数据资源的挖掘和利用，已成为发现药物靶点的重要途径。筛选与确定新的药物作用靶点不仅为揭示药物的作用机理提供了重要信息，而且对新药的开发研制、建立筛选模型、发现先导化合物等也具有重要意义。在医药研发中，蛋白质晶体学结构被广泛用于基于结构的新药设计，成为新药设计的重要工具。美迪西提供蛋白质组学服务，其科研人员建立了成熟的结构生物学研究平台，是国内较早一批建立的基于蛋白质晶体学结构的新药研发综合服务平台，已被上海市政府认定为重要新药研发平台。

随着生命科学和生物信息学的发展，越来越多的靶点结构得到解析，使药物靶点数据库的构建具有必要性及可能性。功能基因组学、蛋白组学、系统生物学、多向药理学、网络药理学等理论的提出，以及计算机辅助药物设计，计算机虚拟筛选等计算机技术的应用，对药物靶点数据库提出了更高的要求，推动药物靶点数据库进一步发展。

2、利用比较蛋白质组学筛选蜕皮甾酮胰岛素增敏作用靶点

有研究者利用比较蛋白质组学策略筛选蜕皮甾酮干预胰岛素抵抗HepG2细胞前后的差异表达蛋白，为寻找胰岛素增敏药物作用靶点提供新的实验依据。方法是将HepG2细胞置于5×10-7 mol•L-1胰岛素培养液中诱导16 h，观察高胰岛素对HepG2细胞葡萄糖消耗量的影响。确定模型建立后，加入含蜕皮甾酮10-5 mol•L-1培养液继续孵育24 h，继续观察蜕皮甾酮对胰岛素抵抗模型细胞葡萄糖消耗量的影响；并用裂解液提取干预前后细胞的蛋白质，以双向电泳技术对干预前后差异表达蛋白进行筛选，差异表达蛋白再经MALDI TOF MS质谱分析，MS Fit数据库鉴定。

与模型组比较，蜕皮甾酮干预组找到53个差异蛋白点，其中35个蛋白点表达上调，18个蛋白点表达下调，鉴定了其中6个蛋白。因此蜕皮甾酮胰岛素增敏作用靶点涉及多种与胰岛素抵抗相关的蛋白质和激酶，为后续靶蛋白的筛选及其功能研究奠定了基础。

3、蛋白质学在阻断疟原虫入侵血红细胞的靶点研究

半胱氨酸蛋白水解酶是疟原虫 (Plasmodium falciparum) 生存必需的酶， 研究者利用靶向半胱氨酸蛋白水解酶的化学探针 (125I．DCG-04) 打靶， 然后通过抗DCG-04的生物素纯化， 得到了半胱氨酸蛋白水解酶类的亚蛋白质组， 通过酶活性分析， 最终发现在疟原虫入侵血红细胞的裂殖期， 仅有1个具有半胱氨酸蛋白水解酶活性的蛋白质—falcipain 1 。从化学数据库筛选到falcipain 1的抑制剂是YA29.Eps， 结果证实YA29.Eps可阻断疟原虫入侵红细胞。

4、蛋白质组学在揭示砷剂治疗APL的直接药物靶点上的研究

 我国有研究者利用蛋白质组学技术， 解析三氧化二砷 (俗称砒霜) 治疗急性早幼粒细胞性白血病 (acute promyelocytic leukemia， APL) 的分子机制， 揭示了癌蛋白PML-RAR癌蛋白PML-RAR是砷剂治疗APL的直接药物靶点。该实验组发现三氧化二砷直接与癌蛋白PML端的“锌指”结构中的半胱氨酸结合，诱导蛋白质发生构象变化和多聚化，继而发生SUMO化、泛素化修饰而被蛋白酶体降解。APL癌蛋白的降解最终导致白血病细胞走向分化和凋亡， 使APL成为人类急性白血病分子靶向治疗取得临床治愈的成功范例。这一成果丰富了APL靶向治疗的理论，对于推动其他类型白血病和实体瘤的分子靶向治疗研究具有十分重要的指导意义。

5、蛋白质组学在卵巢癌治疗新靶点上的研究

有研究者对法尼基转移酶抑制剂的抗癌作用机制进行了蛋白质组学研究。他们对药物作用前后的卵巢癌细胞总蛋白进行了双向电泳以及质谱分析，发现热休克蛋白 70(HSP70)在药物作用后表达上调，然后利用热休克蛋白抑制剂和酶联免疫吸附分析进行了后续研究。他们进一步发现热休克蛋白 70能够对法尼基转移酶导致的癌细胞凋亡起到保护作用，而热休克蛋白 70的抑制可能成为卵巢癌治疗的新靶点。

此外还有研究者用二维电泳和生物质谱联用技术，对调节性T细胞进行了蛋白质组学分析，寻找与其功能相关的蛋白靶点，以期找到用于治疗多发性硬化症等免疫系统疾病的新药物靶点。也有研究者借助蛋白质芯片发现神经内肤酶 CD10可能成为前列腺癌的诊断治疗和抗前列腺癌药物治疗的新靶点等。

 药物靶点的发现和确认很复杂，一个简单的靶点的确认需要消耗大量的时间和金钱，蛋白质组学技术的发展及蛋白质组学服务的开展为药物靶点的发现和确认提供了强有力的技术支持。