虚拟筛选之后做什么?HSPR化合物筛选与生物物理验证

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从一个明确的靶点出发

以靶筛药的第一步不是找分子,而是找靶点。南开大学团队2025年刊于《Journal of Hematology & Oncology》的工作,把目光放在一条调控铁死亡的分子链上。研究者通过公共数据库梳理与组织样本检测发现,可溶性钙结合蛋白(Sorcin)在相关模型中表达显著上调,且表达水平与组织学分级相关,于是把它选作后续筛选的抓手。

用实体库替代纸面打分

面对304种天然产物构成的实体库,团队没有先做对接排序,而是直接让分子与重组Sorcin蛋白见面。高通量表面等离子共振(HSPR)把候选逐一流过芯片,实时记录每一个样品引发的响应变化。这种方法测的是真实接触,灵敏度足以捕捉瞬时结合。筛选结果落在三萜类天然产物雷公藤红素(Celastrol)身上——它的结合亲和力在整库中最强,被列为优选候选。

选择天然产物作为筛选对象,本身也带有方法学含义。这类分子骨架多样、手性中心密集、可反应基团众多,恰好是计算建模最容易失准的区域;反过来,一旦在其中确认了真实结合,得到的先导结构往往具备较好的改造空间,起点也比纯虚拟骨架更具体。把库内积累的真实结合数据留存下来,还能反过来校正打分模型,让下一次排序更贴近实际。

把真实结合再钉紧一层

亲和力最强只说明结合紧密,还不足以定义结合的性质。研究团队接着做了两类补充实验。热位移分析显示,加入雷公藤红素后Sorcin的耐热性明显提升,提示分子在细胞内也与蛋白发生了接触;下拉富集实验采用生物素化探针配合点击化学,捕获到的蛋白条带进一步支持结合的专一性。动力学曲线呈现缓慢解离的特征,符合不可逆共价结合的表现。

位点归属:从预测到氨基酸

结合位点不能只靠软件推断。团队先用分子对接给出候选位点,再针对该位点构建突变体进行原位验证。把关键氨基酸Cys194替换之后,探针对Sorcin的富集明显减弱,反证了这里正是共价修饰发生的位置。预测与实验互为印证,比单一方向的证据更经得起追问。

结合之后发生了什么

物理结合只是链条的起点。共沉淀实验显示,雷公藤红素占据Sorcin之后,Sorcin与转录因子PAX5之间的相互作用被削弱,PAX5得以进入细胞核,启动E3泛素连接酶FBXL12的表达;FBXL12水平上升,加速了对ALDH1A1的泛素化标记与蛋白酶体降解。这道抗氧化屏障松动后,细胞内脂质活性氧与丙二醛随之累积,铁死亡被触发,细胞迁移与集落形成能力呈浓度依赖性受抑。

功能回复与体内验证

为确认效应来自特异性通路而非分子的附带作用,团队做了回复实验:联用铁死亡抑制剂Liproxstatin-1或Ferrostatin-1后,细胞活力下降的趋势被逆转,说明关键环节确实落在该通路上。体内层面,异种移植模型与来源于组织样本的异种移植模型中都观察到生长受抑,组织检测显示ALDH1A1表达下调、FBXL12表达上调,与机制预期一致。

文献DOI:10.1186/s13045-025-01680-8

(本文由达吉特整理相关文献资料。)

说明:本文为技术方法学分享,内容依据公开文献整理,所述化合物与试剂均限于实验室科研用途。