Для исследований и разработок лекарств крайне важно определить способ связывания между низкомолекулярными лекарствами и их белковыми мишенями. Комплексный анализ этих взаимодействий как на структурном, так и на физико-химическом уровнях может значительно углубить наше понимание функций белков и облегчить разработку и оптимизацию лекарств. Методы структурной биологии, включая рентгеновские лучи, криоэлектронную микроскопию (крио-ЭМ), ядерный магнитный резонанс (ЯМР) и т. д., широко используются для определения способов связывания лекарств. Структуры комплексов белок-лекарство с высоким разрешением могут принести большую пользу при оптимизации структур лекарств на ранней стадии. Однако анализ структуры белка постоянно создает проблемы в исследованиях в области медико-биологических наук, особенно в отношении мембранных белков-мишеней, таких как рецепторы, связанные с G-белком (GPCR) и белки ионных каналов. Часто это требует значительных затрат времени и ресурсов на такие процессы, как очистка белков, скрининг кристаллизации белково-лекарственных комплексов, а также сбор и обработка данных.
Идеальный подход — определить способы взаимодействия белка и лекарства в живых клетках. Этот подход не только позволяет избежать высоких затрат, связанных со структурными исследованиями, но также исключает возможные ложноположительные результаты, возникающие в результате искусственных условий, таких как буферы с высоким содержанием солей или насыщенные лекарства.
ChomiX использует фотоаффинные химические зонды, полученные из нековалентных низкомолекулярных лекарств, что позволяет захватывать меченые пептиды, расположенные в связывающих карманах живых клеток, и последующую идентификацию с помощью масс-спектрометрии. Как только пептидные последовательности и меченые сайты будут определены, точный способ связывания можно будет быстро получить с помощью молекулярного докинга.
Предполагаемой мишенью препарата B является трансмембранный белок с множеством карманов, связывающих лекарство. Структурные биологические методы, такие как рентген и крио-ЭМ, потерпели неудачу. Хемопротеомная стратегия будет опробована для достижения режима связывания в живых клетках.
Был разработан и синтезирован фотоаффинный зонд B, содержащий фотосшивающие и биоортогональные фрагменты. Целевое взаимодействие лекарства B было сначала подтверждено, и меченый пептид, расположенный в связывающем кармане, секвенировали с помощью MS.
Данные иммуноблоттинга и хемопротеомики на основе МС показали, что кандидат в лекарство может эффективно конкурировать за сигнал, меченный зондом, что указывает на прямое связывание кандидата в лекарство с целевым белком в живых клетках.
МС/МС-спектр пептида, модифицирующего лекарственное средство: CLPFIIGCPTILH*VHELYIR
Режим связывания лекарственного средства на основе хемопротеомных данных MS и молекулярного докинга.