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Chemoproteomisches Profiling von Proteinzielen für nichtkovalente niedermolekulare Arzneimittel

Technische Merkmale der Plattform

Im Bereich der Arzneimittelforschung und -entwicklung spielen niedermolekulare Arzneimittel eine wichtige Rolle. Die derzeit von der FDA zugelassenen Medikamente zielen auf insgesamt 812 verschiedene menschliche Proteine ​​ab. Unter den Arzneimitteln, die gegen die oben genannten Ziele gerichtet sind, handelt es sich bei 84 % um niedermolekulare Arzneimittel. Darüber hinaus wurden nur 639 dieser Proteine ​​mit niedermolekularen Medikamenten ins Visier genommen. Die Wechselwirkung zwischen niedermolekularem Wirkstoff und Proteinziel umfasst nichtkovalente und kovalente Modi, wobei ersterer derzeit vorherrschend ist.

Nichtkovalente Wechselwirkungen wie Wasserstoffbrückenbindungen und π-π-Stapelung können durch Proteindenaturierung gestört werden. Um dieser Herausforderung zu begegnen, nutzt unsere Plattform die Photoaffinitätsmarkierung, eine bewährte Technik zur präzisen Anbringung „chemischer Markierungen“ an der aktiven Stelle eines Proteins. Darüber hinaus wandelt unsere innovative In-situ-Strategie zur chemischen Vernetzung vorübergehende nichtkovalente Proteininteraktionen in kovalente und dauerhafte chemische Bindungen um. Durch die Verwendung einer chemischen Sonde, die sowohl mit Photoaffinität als auch mit bioorthogonalen Einheiten funktionalisiert ist, hat die Chemoproteomik-Plattform von ChomiX ihre Wirksamkeit beim erfolgreichen Herausfischen von Proteinzielen in Zelllysaten, Geweben und lebenden Zellen unter Beweis gestellt. Das Spektrum der in der Plattform eingesetzten bioaktiven niedermolekularen Arzneimittel umfasst eine Vielzahl von Verbindungen, darunter endogene Metaboliten, Naturstoffe und nichtkovalente synthetische Moleküle.

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Arbeitsablauf

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Die Plattform folgt einem strukturierten Arbeitsablauf, beginnend mit der Markierung lebender Zellen mithilfe einer Photoaffinitätssonde, die aus nichtkovalenten Molekülen stammt. Nachfolgende Schritte umfassen die Extraktion markierter Proteome, die bioorthogonale Ligation, die Streptavidin-basierte Anreicherung, den Proteaseverdau, die Isotopenmarkierung und schließlich die massenspektrometrische Detektion.

Fallstudie

Projektziel

Verbindung A zeigte im Zelllebensfähigkeitstest eine gute Antiproliferationsaktivität. Zur Charakterisierung der Proteinziele wurde eine Chemoproteomics-Plattform verwendet.

Experimentelle Methode

Die chemische Photoaffinitätssonde Probe A wurde auf der Grundlage der SAR-Daten der Verbindung A entworfen und synthetisiert. Sonde A zeigte auch eine ähnliche Antiproliferationsaktivität in der Tumorzelllinie. Es wurden Gel- und MS-basierte Experimente durchgeführt. Die MS-Daten wurden zur Aufklärung von MOA analysiert.

Datenvisualisierung

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Die gelbasierten Fluoreszenzergebnisse zeigten, dass Sonde A Proteine ​​effektiv markieren konnte und das Markierungssignal durch Verbindung A erheblich konkurriert werden konnte. Zusammengenommen zeigten diese Daten, dass Sonde A seitdem als chemisches Sondenwerkzeug für die anschließende Zielerkennung verwendet werden konnte es könnte die gleichen Proteine ​​binden wie Verbindung A.

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Das Vulkandiagramm zeigte, dass 114 Proteine ​​(rot hervorgehoben) durch Sonde A in der Gruppe „Sonde A vs. DMSO (direkt)“ signifikant angereichert wurden und 38 Proteine ​​(rot hervorgehoben) durch Verbindung A signifikant in der Gruppe „Sonde A vs. (A+Probe A)“ konkurrierten ) (Wettbewerbs-)Gruppe. Venn-Diagramme zeigten, dass 32 überlappende Proteine ​​mit hoher Sicherheit potenzielle Bindungsziele für Verbindungen A sein könnten.n = 3, Verhältnis ≥2p-Wert ≤ 0,05


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