香港大学 工作图解:脱氧核糖核酸程序亲和标记(DPAL)使直接筛选脱氧核糖核酸编码的化学文库(DELs)对抗活细胞上的膜蛋白靶标，创造新的药物发现机会
由Dr
重庆大学化学系研究部的李晓雨与重庆大学药学院的李一舟教授和上海第二军医大学药学院的曹艳教授合作，开发了一种靶向活细胞膜蛋白的新药研发方法
膜蛋白在生物学中起着重要的作用，其中许多是制药工业正在大力追求的高价值目标
博士开发的方法
李的团队提供了一种有效的方法来发现针对膜蛋白的新型配体和抑制剂，而传统方法在很大程度上仍然难以解决这些问题
该方法的发展及其应用现已发表在《自然化学》杂志上，这是一份由自然出版集团(NPG)出版的著名化学杂志
背景 细胞表面的膜蛋白执行无数的生物功能，这些功能对细胞和生物体的生存至关重要
毫不奇怪，许多人类疾病都与异常的膜蛋白功能有关
事实上，膜蛋白占所有美国食品和药物管理局批准的小分子药物目标的60%以上
单独的G蛋白偶联受体(GPCR)超家族作为细胞表面受体的最大类别，是约34%的临床药物的靶点
然而，尽管意义重大，针对膜蛋白的药物发现却是出了名的具有挑战性，这主要是由于其天然栖息地的特殊性质:细胞膜
此外，膜蛋白也很难以分离的形式进行研究，因为它们往往会失去基本的细胞特征并可能被失活
事实上，膜蛋白长期以来被认为是制药工业中一种“不可提取”的目标
近年来，脱氧核糖核酸编码的化学文库已经出现，并成为一种强有力的药物筛选技术
为了简化，我们可以用一个图书馆作为例子
在图书馆里，每本书都用一个目录号进行索引，并在空间上用书架上的特定位置进行编码
类似地，在脱氧核糖核酸标签中，每种化合物都附有一个独特的脱氧核糖核酸标签，作为记录化合物结构信息的“目录号”
用脱氧核糖核酸编码，所有的文库化合物可以混合并同时针对靶进行筛选，以发现那些可以调节靶的生物学功能的化合物
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抑制在恶性癌症中异常活跃的蛋白质
DEL可以包含令人吃惊的大量测试化合物(数十亿甚至数万亿)，并且DEL筛选可以在常规化学实验室中在几个小时内进行
如今，DEL已被全球几乎所有主要制药行业广泛采用
然而，DEL在询问活细胞上的膜蛋白时也遇到了很大的困难
2个关键发现:跟踪和提升 该团队已经克服了两个障碍，使DEL能够在活细胞上应用
第一，细胞表面不像气球一样是光滑的凸形；它极其复杂，有数百种不同的生物分子，具有凹凸不平的拓扑结构；因此，在细胞表面找到想要的目标就像在茂密的热带森林中找到一棵树
该团队已经通过使用他们以前开发的方法克服了这个“目标特异性”问题:脱氧核糖核酸程序亲和标记(DPAL)
这种方法利用了一种基于脱氧核糖核酸的探针系统，该系统可以将脱氧核糖核酸标签特异性地传递到活细胞上的所需蛋白质上，并且该脱氧核糖核酸标签可以作为一个信标来指导靶特异性去乙酰化酶的筛选
换句话说，研究小组首先在目标上安装了一个“跟踪器”，以实现筛选特异性
第二个挑战是目标丰富
典型地，膜蛋白以纳摩尔到低微摩尔浓度存在，这远低于从文库中数十亿个非结合物中捕获结合物的微小部分所需的高微摩尔浓度
为了解决这个问题，研究小组采用了一种新的策略，在目标蛋白和实际文库的DNA标签中使用互补序列，这样文库就可以与目标杂交，从而“提高”目标蛋白的有效浓度
换句话说，“追踪器”不仅可以帮助图书馆定位目标，还可以创造一种吸引力，使图书馆集中在目标周围，而不会被非绑定人群分散注意力
在该出版物中，该团队报告了他们详细的方法开发，他们还通过筛选a 30证明了该方法的通用性和性能
抗叶酸受体、碳酸酐酶12和活细胞上表皮生长因子受体(EGFR)的4200万个化合物库，都是抗癌药物发现的重要目标
这种方法有望广泛应用于许多膜蛋白
例如，在活细胞环境中，可以对经典的药物靶点(如GPCRs和离子通道)进行重新研究，以通过利用DEL的力量来发现新的药物发现机会
“我们希望这种方法的应用不仅限于药物发现，还包括探索具有挑战性的生物系统的学术研究，如寡聚膜蛋白复合物和细胞间通讯，”Dr
李晓雨
合著者之一、重庆大学的李一舟教授说:“这种方法有可能利用DNA编码的化学文库中庞大而复杂的化学多样性的力量，来促进细胞膜蛋白的药物发现
”合著者、上海第二军医大学曹艳教授补充道:“这项技术是表征配体-靶相互作用的有效工具；它将为高通量筛选方法的发展带来新的曙光，从而促进靶向膜蛋白的配体的捕获
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