蛋白酶体抑制剂对照品

大家好，本周向大家分享Nature Communications上的一篇文章，题目为Native metabolomics identifies the rivulariapeptolide family of protease inhibitors，文章共两位通讯作者，分别为加州大学圣地亚哥分校的William H. Gerwick教授与德国图宾根大学的Daniel Petras博士，两课题组分别研究海洋天然产物与功能代谢组学。天然产物指各种生命体中化学结构丰富、生物活性多样的特殊代谢物，在药物发现中发挥了十分重要的作用。目前，传统的正向、反向化学遗传学，均依赖于纯化的代谢物小分子进行生物活性的研究，使得系统发现药物活性小分子面临着周期长、工作量大等一系列不足。本篇工作结合超高效液相（UHPLC）、天然质谱（native MS）、串联质谱（tandem MS），发展了一种功能代谢组学的分析技术，在推进新颖天然产物的反向化学遗传学研究上具有重要意义。首先对该技术的实验流程进行简要介绍。在获得天然产物的甲醇粗提物后，对其进行RP-UHPLC分离。考虑到色谱分离一般使用酸性条件，且使用乙腈作为流动相，与native MS并不兼容，作者在柱后引入辅助泵，通过醋酸铵水溶液将pH值调节到类似天然的条件。最终，使用第二个辅助泵向体系中注入目标蛋白，并通过质谱测量产生的蛋白质-代谢物复合物。考虑到潜在的非特异性相互作用，作者选择全离子碎裂模式（all-ion fragmentation），并设置碰撞能量阈值为20 %。此外，作者还进行了不注入蛋白的实验组，作为参照的代谢组学分析结果。在本文中，研究人员选择的模式目标蛋白为糜蛋白酶（chymotrypsin），模式代谢粗提物来自蓝藻，以筛选新颖的蛋白酶抑制剂。在建立上述方法的过程中，研究人员优化了native MS的pH与乙酸铵浓度，并使用已知糜蛋白酶抑制剂molassamide，揭示该方法检测蛋白-代谢物相互作用的检测限约为0.1-1 µ g/mL，并证实在含有40 %有机溶剂的场景下研究上述相互作用的可行性。接下来，研究人员对所获得的数据进行分析。相比于未结合糜蛋白酶，代谢物-糜蛋白酶复合物会产生一定的m/z迁移，其质量对应于与该蛋白质结合的小分子。同时，复合物相对于未结合糜蛋白酶的质谱峰强度比一定程度上揭示了在实验条件下的特定代谢物结合的亲和力。基于天然质谱中复合物出现的洗脱时间以及代谢物的分子质量，研究人员进一步从不含糜蛋白酶的代谢组学结果中寻找对应的代谢物小分子串联质谱图，并利用化学信息学手段初步分析代谢物的分子结构。随后，基于上述信息，研究人员对目标小分子进行针对性纯化，利用多种NMR技术实现精确的结构鉴定，并将获得的这类新颖结构的小分子命名为rivulariapeptolide，于体外证实上述分子对糜蛋白酶活性的抑制。综上，本篇工作结合超高效液相、天然质谱、串联质谱技术，发展了一种功能代谢组学的分析技术，并将其应用于蓝藻生物膜中糜蛋白酶抑制剂的筛选，发现了rivulariapeptolide这类新颖的nM水平蛋白酶抑制剂。原文地址：https://www.nature.com/articles/s41467-022-32016-6

p　　蛋白酶体是细胞中发现和降解不需要或者受损蛋白的分子机器。这些需要被降解的蛋白会被标上特殊的标签，然后蛋白酶体上一个由6个亚基组成的“机械手”依靠ATP提供的能量，将需要降解的蛋白“抓”到蛋白酶体的降解室中。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/8fab9fd2-0c33-4660-89ee-41c68e895067.jpg" title="冷冻电镜.png" alt="冷冻电镜.png"//pp style="text-indent: 2em "美国斯克里普斯研究所(The Scripps Research Institute)的研究人员使用冷冻电镜技术，解析了这一“机械手”与需要降解的蛋白相结合时的结构。这项研究揭示了这一“机械手”的6个亚基如何利用ATP水解的能量，改变自身构象，将需要降解的蛋白装入蛋白酶体的过程。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/6c510877-c48f-4cb9-a059-6e0d883903da.jpg" title="冷冻电镜 FEI Titan Kiros 300kV .jpg" alt="冷冻电镜 FEI Titan Kiros 300kV .jpg"//pp style="text-align: center "span style="color: rgb(127, 127, 127) "FEI Titan Kiros 300kV 冷冻电镜（示例图）/span/p

p　　近日，在Nature杂志上发表了关于COVID-19的MsupPro/sup靶点的抑制剂的文章。文章报道了我国科研团队基于计算机辅助设计技术鉴定出了一种新的针对COVID-19病毒结构的抑制剂N3。这是一种基于COVID-19的MsupPro/sup的抑制剂。研究团队通过高通量筛选并结合细胞实验筛选出6种具有活性的化合物，其中包括Ebselen(依布硒)这一款抗炎的“老药”。/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 576px height: 240px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202004/uepic/d0156cff-6fab-437d-aa2b-254b4c9e3db4.jpg" title="Nature文章标题.jpg" alt="Nature文章标题.jpg" width="576" vspace="0" height="240" border="0"//pp　　抑制剂的发现主要有三种方式：从头合成，模拟实验以及高通量筛选。通过模拟实验和高通量筛选结合的机制，使用计算机辅助技术设计出了抑制剂N3。根据COVID-19病毒与MsupPro/sup的复合物的晶体结构，一共分析了10,000多种化合物后得到6种有潜力的抑制剂。其中有双硫仑(disulfiram)、卡莫氟(carmofur)、依布硒(ebselen)、紫草素(shikonin)、Tideglusib和PX-12。在细胞水平实验中，ICsub50/sub值(半数抑制浓度)在0.67-21.4 μM之间，具有较好的研究潜能。结果证明了这种筛选策略的有效性，可以快速发现具有临床潜力药物的线索，以应对没有特定药物或疫苗的新的传染病。/pp　　MsupPro/sup是病毒主蛋白酶的英文名称，该结构的抑制剂可以作用在病毒上，成为有吸引力的药物靶点。Ebselen的衍生物依布硒啉PZ51是一种小分子硒化合物，具有毒性小而且稳定的特点。它有抗氧化、抗肿瘤以及抗微生物等药理活性，是一种非甾体抗炎药NSAID。（下图为依布硒的结构式，图片来源于网络）/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 360px height: 202px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202004/uepic/44af4371-5ee0-4e82-8f3c-2e0605d64b09.jpg" title="Ebselen.jpg" alt="Ebselen.jpg" width="360" vspace="0" height="202" border="0"//pp　　该实验的通讯作者为上海药物所研究员蒋华良院士、清华大学教授饶子和院士以及上海科技大学杨海涛研究员。共同参与的“抗新冠病毒攻关联盟”是由上海科技大学-清华大学、中科院上海药物所、军事科学院军事医学研究院以及中科院武汉病毒所等相关实验室研究专家组成。国家蛋白质科学中心(上海)，澳大利亚昆士兰大学也参与了此项研究。攻关“联盟”中饶子和院士研究团队自从2003年SARS暴发以来，17年间致力于冠状病毒关键药物靶点的研究及抗病毒新药的研发。曾在SARS暴发期间解析了首个SARS病毒蛋白质(MsupPro/sup)的三维空间结构，为人类战胜冠状病毒奠定了基础。/ppstrongspan style="color: rgb(255, 0, 0) "[span style="color: rgb(0, 112, 192) "Nature/span原文链接]/span/strong a href="https://www.nature.com/articles/s41586-020-2223-y?utm_source=sn&utm_medium=referral&utm_content=RMarketing&utm_campaign=BSLB_4_CA01_GL_BSLB_USG_CA01_GL_LSGR_PubH_Coronavirus_LandingPage" target="_blank"Jin, Z. et al. Structure of Mpro from COVID-19 virus and discovery of its inhibitors. iNature/i https://doi.org/10.1038/s41586-020-2223-y (2019)./a/p