【邀】膜蛋白靶点筛查与药物发现技术主题沙龙

2022-08-20 01:37:26 丹纳赫生命科学

8月31日（周三） 14:00-17:00

膜蛋白靶点的开发新技术

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在生物细胞中，膜蛋白（membrane proteins, MPs）是维持细胞生理过程的最重要的组成部分，在物质运输、信号转导和细胞间识别等多种细胞功能中发挥着重要作用。人类基因组中编码的MPs约占总蛋白质组的25%。这些MPs与囊性纤维化、动脉粥样硬化、帕金森病和阿尔茨海默症等多种疾病相关。其中跨膜蛋白是目前最主要的药物靶点，占现阶段己知药物靶点的60%以上，以跨膜蛋白为靶点的创新药研发一直是医药领域的研究热点。但针对膜蛋白的靶点筛选及药物开发仍然面临巨大的挑战。由于跨膜蛋白具有疏水亲脂的跨膜域，必须借助细胞膜的磷脂双分子层这一特殊环境来维持正确结构、保持生物活性，同时跨膜次数越多其具有的疏水亲脂跨膜区越多，在宿主细胞中表达水平越低，制备难度越大，因此体外制备有活性的跨膜蛋白是目前公认的技术难题。

常规的膜蛋白制备流程如下图所示，其具有蛋白含量低、收率低、活性低、纯化过程复杂等特点。由于膜蛋白在水溶液中有明显的聚集和变性倾向，在体外很难模拟维持膜蛋白正确构象的类膜环境，导致膜蛋白的结构和功能以及相关配体药物的研究远远滞后于水溶性蛋白。膜蛋白稳定技术对于建立高专属性、高灵敏度和高通量的膜蛋白配体药物筛选方法具有重要的意义。

（常规的膜蛋白制备流程）

洗涤剂稳定技术

早期的MPs稳定主要采用洗涤剂策略实现。洗涤剂是以表面活性剂为主的一类混合物的统称，它能降低两种不混溶液体之间的界面张力。洗涤剂的整体分子结构由亲水的极性头基团和疏水的非极性尾基团组成。水溶液中，细胞膜以脂质双分子层的形式存在，洗涤剂分子在高于临界胶束浓度时以胶束形式存在。当细胞膜和洗涤剂胶束混合时，洗涤剂分子首先以非协同的方式结合在细胞膜表面，随着洗涤剂数量的增加，洗涤剂分子从细胞膜表面掺入进脂质双分子层内部，此时的非协同结合转变为协同结合，洗涤剂与细胞膜的协同和非协同结合称为跨双分子层机制。随着越来越多的洗涤剂被合并到膜中，脂-洗涤剂混合胶束形成，细胞膜被裂解，洗涤剂成功地提取MPs形成胶束，过程下图所示。

（用洗涤剂分离膜蛋白的过程。
A: 膜蛋白嵌入脂质双分子层；
B：洗涤剂与脂质双分子层相互作用；
C：脂质双分子层的溶解和膜蛋白的提取）

人造膜稳定技术

针对洗涤剂策略的不足，研究者们提出了新的模拟天然膜环境的两亲体系的人造膜策略。该策略的灵感来自新兴的纳米科学，充分考虑了隣脂双分子层的复杂性和维持MPs活性的重要性，确保在局部膜环境中稳定地分离纯化MPs。人造膜稳定MPs的基本原理是将二油酰基磷脂酰胆碱、二油酰磷脂酰甘油、棕榈油酰磷脂酰胆碱、胆固醇等细胞膜含有的磷脂类成分，采用不同的反应条件，制备成脂质体、双胞体和纳米圆盘等多种形式，并与纯化或重组的MPs按一定比例混合，即可实现MPs-人造膜镶嵌模型重构。

（纳米圆盘的自组装工艺）

聚合物稳定技术

针对洗涤剂和人造膜分离纯化和稳定MPs的不足，研宄人员从保护MPs周围局部脂质环境的思路出发，开发出了完全不添加洗涤剂的新方法，采用包括苯乙烯马来酸、二异丁烯马来酸、聚甲基丙烯酸酯等聚合物来稳定含有MPs的纳米级脂质圆盘。

（SMA提取纯化膜蛋白过程）

慢病毒载体稳定技术

慢病毒载体是以人类免疫缺陷I型病毒为基础发展起来的基因载体。慢病毒载体可以将外源基因或外源的shRNA有效地整合到宿主染色体上，从而达到持久性表达目的基因的效果。基于慢病毒颗粒作为MPs载体的策略是将目的基因插入慢病毒转染所需的质粒当中，慢病毒从包装细胞出芽的过程中会携带包装细胞的细胞膜片段，从而获得细胞膜上的MPs。这种慢病毒稳定策略具有以下优点：
①慢病毒颗粒表面的MPs受体表达水平高，活性高；
②慢病毒颗粒可以直接固定在芯片上，无需标记；
③慢病毒颗粒易于表达和纯化。

多次跨膜蛋白是药物开发的一类重要靶点。恺佧生物拥有自主研发的创新型蛋白发现和生产平台SAMS，能对蛋白结构进行分析和对蛋白表达筛选方法进行高效优化，成功开发出了多款高质量多次跨膜蛋白产品，可满足药物开发不同场景中的需求。另外，丹纳赫生命科学拥有多种高通量膜蛋白靶点研究的高科技产品，能够从细胞、组织、模式生物等层面进行不同维度的靶点筛查及验证，助力膜蛋白药物的开发。丹纳赫生命科学联合医麦客，将于2022年8月31日在上海举办膜蛋白靶点的开发新技术主题沙龙，共同探讨产品的最优设计和表达。众多行业大咖，将为大家带来丰富的前沿创新技术主题报告，满满干货，不容错过！