2022下半年NanoTemper国内用户重磅文献精选!

2022-12-21 21:10:36, NanoTemper 诺坦普科技(北京)有限公司




2022年下半年,使用Monolith以及Prometheus 发表的国内文献近百余篇,下面小编按照应用方向,带您回顾几篇国内用户下半年发表的文献。


以下精选涉及药物研发、癌症研究、结构生物学、植物科学等领域的案例,希望对大家的实验项目有所启发和帮助。



药物研发

 NO.1  

中国医学科学院岑山研究团队

新型冠状病毒3CLpro蛋白酶抑制剂筛选


严重急性呼吸综合征冠状病毒2型(SARS-CoV-2)是导致全球新冠肺炎疫情爆发的病原体。SARS-CoV-2的3CLpro蛋白酶在病毒复制中起关键作用,已成为抗病毒药物设计的理想靶点。2022年9月23日,中国医学科学院岑山研究团队在Antiviral Research在线发表了研究成果“Repurposing of HIV/HCV protease inhibitors against SARS-CoV-2 3CLpro


在这项工作中,作者先筛选了SARS-CoV-2 3CLpro抑制剂,然后应用MST技术检测HIV/HCV蛋白酶抑制剂的结合活力。作者发现26种蛋白酶抑制剂中的9种以剂量依赖的方式有效地抑制SARS-CoV-2 3CLpro的活性,其中四种化合物在体外表现出与3CLpro结合的能力。


为了测试SARS-CoV-2 3CLpro是否是这些靶点的直接靶点,作者进行了微量热泳动(MST)分析,以评估这些靶点在体外与SARS-CoV-2 3CLpro的结合能力,以探索靶点对SARS-CoV-13CLpro的可能作用机制。如图所示,9种化合物中的4种显示出与SARS-CoV-2 3CLpro结合的浓度响应曲线。其中Simeprevir对SARS-CoV-2 3CLpro的结合亲和力最强,Kd值为2.10μM。Bevirimat显示出与SARS-CoV-2 3CLpro的中等结合,Kd值为10.50μM。Nelfinavir和Telaprevir与SARS-CoV-2 3CL pro的结合较弱,Kd分别为91.62μM和62.95μM。



综上,微量热泳动技术(MST)是一项非常好的可以检测蛋白与小分子间亲和力的技术。不基于质量改变的原理,可以很好的胜任不同分子量大小差异的互作,而且无需固定化操作,完全在溶液中进行检测。


https://doi.org/10.1016/j.antiviral.2022.105419

 NO.2  

上海奕拓医药及上海中国科学院生物与化学交叉研究中心

靶向雄激素受体液-液相分离的药物开发


前列腺癌是全球男性最常见的癌症之一。早期、低级别的癌症可以通过手术或放射成功治疗。对于患有前列腺以外的高级别肿瘤的患者,标准治疗与雄激素治疗相结合。雄激素消融阻断前列腺肿瘤赖以生长和存活的男性激素,最初是有效的;然而,在没有雄激素的情况下,前列腺癌会再次生长,并发展为更具侵袭性的形式,称为去势抵抗型前列腺癌(CRPC)。


抗去势前列腺癌患者不可避免地会对抗雄激素疗法产生耐药性,部分原因是雄激素受体(AR)突变或剪接变体能够恢复AR信号。2022年10月13日,上海奕拓医药及上海中国科学院生物与化学交叉研究中心的研究人员在nature chemical biology在线发表了研究成果“Targeting androgen receptor phase separation to overcome antiandrogen resistance”。


作者筛选到ET516小分子可以很好的抑制该复合体形成,达到治疗效果。在这项研究中,来自于NanoTemper的微量热泳动MST互作技术以及nanoDSF蛋白稳定性技术发挥了重要的作用,分别从Kd与TSA两个方面确定了ET516小分子与蛋白的亲和。



对于无序蛋白,因为其蛋白的无序性的特性,其他常规方法难以进行检测。在这篇工作中,通过MST技术及nanoDSF技术,很好的筛选到目的分子。对于分子互作亲和力的检测,Monolith系列仪器不依赖于分子量的改变,蛋白用量少,对于蛋白聚集耐受度高,可以轻松表征不同类型的分子间相互作用。Prometheus系列仪器,以nanoDSF技术为核心,通过检测蛋白内源荧光监测蛋白的稳定性,该技术检测蛋白浓度宽泛,低浓度也可轻松表征,媲美DSC的高精准检测结果,快速高通量的检测速度,在小分子筛选上具有不可比拟的优势。


https://doi.org/10.1038/s41589-022-01151-y


癌症研究

 NO.3  

中科院过程所马光辉院士/魏炜研究员

靶向乳酸代谢的工程仿生纳米颗粒治疗胶质瘤


乳酸代谢异常在肿瘤发生发展中发挥重要作用,因此乳酸代谢调控拥有巨大的抗癌治疗潜力。中科院过程所魏炜/马光辉团队与合作单位针对胶质母细胞瘤 (GBM) 中乳酸水平随肿瘤恶性程度逐步升高,开发出新型仿生纳米颗粒,探索GBM协同治疗新策略。相关工作于2022年7月21日以“Engineered biomimetic nanoparticles achieve targeted delivery and efficient metabolism-based synergistic therapy against glioblastoma”为题,发表在Nature Communications上。


研究人员利用GBM中乳酸水平升高,选择血红蛋白(Hb)和乳酸氧化酶(LOX)作为代谢治疗工具,抑制GBM细胞增殖。另一方面,乳酸代谢产物过氧化氢(H2O2)可进一步用于针对GBM的化学激发光动力学治疗(PDT),治疗工具为化学发光剂CPPO和光敏剂Ce6。


研究人员通过微量热泳动(MST)实验检测到Hb和LOX蛋白均可以直接结合CPPO(见下图)。因此,Hb,LOX,CPPO和Ce6可一步自组装并封装进膜材料中,形成仿生纳米颗粒。


MST技术测定CPPO与Hb和 LOX之间的相互作用


进一步实验显示,该仿生纳米颗粒可穿透血脑屏障,实现GBM的靶向递送。而在GBM小鼠模型中,仿生纳米颗粒表现出显著的抗癌作用,展示了靶向乳酸代谢的治疗策略在GBM中良好的临床应用前景。


https://doi.org/10.1038/s41467-022-31799-y

 NO.4  

中山大学附属第一/第七医院和广东医科大学研究团队

胃癌基因治疗新靶点CPEB3作用机制研究


胃癌是世界范围内第五大常见恶性肿瘤,且国内患者总体生存率较低。2022年9月6日,中山大学附属第一杨东杰教授、附属第七医院何裕隆教授及合作团队以“CPEB3 suppresses gastric cancer progression by inhibiting ADAR1-mediated RNA editing via localizing ADAR1 mRNA to P bodies”为题在Oncogene杂志发表研究论文,报道了胞浆聚腺苷酸化元件结合蛋白3 (CPEB3) 通过抑制ADAR1介导的RNA编辑,进而抑制胃癌恶性进展的研究; 并揭示了CPEB3可作为胃癌治疗的潜在新靶点。


本研究通过转录组等分析发现了胃癌中一个可能的治疗靶点—RNA结合蛋白CPEB3,并证明了CPEB3对胃癌的恶性进展有抑制效果。在分子机制层面,作者发现了CPEB3在胃癌中的新作用靶点—RNA腺苷脱氨酶1 (ADAR1): CPEB3将ADAR1 mRNA转移到P小体,从而抑制ADAR1 mRNA翻译,造成ADAR1介导的RNA编辑受阻。


其中, 研究人员通过微量热泳动 (MST) 实验证明了CPEB3与P小体主要组成蛋白GW182可以直接发生相互作用。进一步以GW182的不同结构域分别与CPEB3 (440-698AA) 进行互作检测,还确认了GW182的serine-rich结构域 (403-860AA) 是CPEB3结合位点。


MST实验鉴定GW182蛋白中CPEB3结合位点


鉴于胃癌中CPEB3表达下调而ADAR1介导的RNA编辑异常,本研究最后使用小鼠肿瘤模型评估了靶向CPEB3的AAV基因治疗效果,结果显示出该策略极具阻断胃癌进展的临床应用前景。


https://doi.org/10.1038/s41388-022-02454-z


结构生物学

 NO.5  

复旦大学李继喜课题组/中科院植物生理生态研究所赵国屏院士团队

延伸因子EF-Tu复合物在结核分枝杆菌蛋白翻译中的结构学研究


结核病是由结核分枝杆菌感染引起的一类传染性疾病,目前结核病的流行依然十分广泛。伸长因子EF-Tu作为细菌内含量最为丰富的一类蛋白,不仅在蛋白质的翻译过程中发挥重要作用,而且有新的证据表明,EF-Tu可能是治疗结核分枝杆菌感染的一个重要靶点。2022年10月3日,复旦大学李继喜教授课题组与中科院植物生理生态研究所赵国屏院士团队合作在Communications Biology在线发表了研究成果“Structural insights of the elongation factor EF-Tu complexes in protein translation of Mycobacterium tuberculosis”。


研究人员通过对Ef-Tu不同复合物的晶体学结构研究,发现结核杆菌来源的EF-Tu与EF-Ts之间具有不同的相互作用方式。接下来,研究人员通过nanoDSF技术对两千多种小分子进行筛选,得到与EF-Tu特异性结合的抑菌分子Osimertinib,并用MST技术验证了Osimertinib与EF-Tu的直接相互作用。同时,抑菌实验证明Osimertinib具备结核分枝杆菌无毒株H37Ra的菌株抑制能力。这项研究为抗结核药物的筛选提供了新的思路。


nanoDSF技术鉴定与EF-Tu特异性结合的小分子


MST技术验证药物Osimertinib和Metoprolol tartrate与EF-Tu的相互作用


https://doi.org/10.1038/s42003-022-04019-y

 NO.6  

福建师范大学欧阳松应课题组/南方科技大学王培毅团队

病原体效应因子AvrSr35激活抗病蛋白Sr35功能机制


NLR 是植物调节病原体效应者触发免疫(ETI)的一类受体蛋白,可以直接或间接识别病原微生物效应蛋白,抵抗病原体的感染。NLR主要分为CNL 和TNL 两大类。单粒小麦秆锈病是由秆锈真菌引起的,但单粒小麦的CNL蛋白Sr35能否直接或间接结合秆锈真菌效应蛋白AvrSr35,Sr35抗性小体的激活和组装以及随后的免疫的分子基础都尚不清楚。


2022年9月9日,福建师范大学欧阳松应课题组与南方科技大学王培毅团队合作在Science Advances上发表了题为“Pathogen effector AvrSr35 triggers Sr35 resistosome assembly via a direct recognition mechanism”的文章。文章报道了秆锈菌效应蛋白AvrSr35直接与小麦抗病蛋白相互作用,揭示了病原菌效应蛋白AvrSr35激活抗病蛋白Sr35的功能机制。


研究人员首先使用了MST技术验证了Sr35与AvrSr35在体外的直接相互作用,然后通过冷冻电镜技术解析了Sr35抗病小体整体结构,通过晶体学技术解析了AvrSr35的结构,并通过三维重建展示了Sr35-AvrSr35复合体。通过这一系列的工作,提出了AvrSr35诱导Sr35抗病小体的组装模型,揭示了植物CNL的直接识别和激活机制。


MST技术测定Sr35与AvrSr35的结合亲和力


DOI: 10.1126/sciadv.abq5108


植物科学

 NO.7 

西北农林科技大学刘坤祥团队

植物硝酸盐信号“开关”——NLP7蛋白


此前的很多研究都认为硝态氮是一种信号分子,但植物感受硝态氮机制一直未被阐明。2022年9月23日,西北农林科技大学生命学院刘坤祥教授在Science在线发表了题为“NIN-like protein 7 transcription factor is a plant nitrate sensor” 的研究论文。


本研究发现所有拟南芥NIN样蛋白(NLP)转录因子的突变都破坏了植物的初级硝酸盐反应和发育程序。对NIN-NLP7嵌合体和硝酸盐结合的分析表明,NLP7通过其氨基末端对硝酸盐感知进行去表达。此外,开发的荧光硝酸盐感受器实现了植物中单细胞硝酸盐动力学的可视化,表明NLP7为主要的硝酸盐传感器。


为了证明NLP7可以直接结合硝酸盐,作者使用MST来检测NLP7和NO3-亲和力(下图A),为了进一步探究NO3-结合位点,研究人员表达了NLP7的N端,结果显示,N-NLP7同样可与NO3-结合,且亲和力与完整NLP7蛋白一致。此外,MST结果显示,NLP7不与NO3-类似的ClO3-结合。


MST检测NLP7与NO3-亲和力


https://www.science.org/doi/10.1126/science.add1104

 NO.8  

中国科学院生物物理研究所李梅课题组

淬灭抑制蛋白SOQ1调节qH的作用机制


为了适应自不断变化的光强,植物进化出多种光保护机制,以耗散吸收的多余光能,称为非光化学淬灭(NPQ),在拟南芥中新型组成型弛豫较慢的NPQ机制,命名为qH,质体脂质运载蛋白(LCNP)是qH产生的必需因子,位于类囊体膜上的淬灭抑制蛋白 1(SOQ1)通过作用于LCNP来负调控qH。SOQ1的详细结构尚不清楚。


2022年7月7日,中科院生物物理研究所李梅课题组与合作者在Nature Plants杂志发表了题为“Structure of Arabidopsis SOQ1 lumenal region unveils C-terminal domain essential for negative regulation of photoprotective qH”的研究论文。


作者解析了 SOQ1 腔侧结构域(SOQ1-LD)不同截短体和突变体的四个晶体结构及SOQ1-LD低分辨率的电镜结构。在SOQ1的C端发现一个新的结构域CTD,CTD通过与Trx-like domain之间的二硫键交换而将电子传递给下游蛋白,并通过MST实验,检测到Trx-like domain 与CTD之间能够相互作用,从而在qH的抑制中发挥重要作用,最终提出了SOQ1抑制qH的可能机制。


MST检测Trx-like结构域与CTD的结合


https://doi.org/10.1038/s41477-022-01177-z

参考文献

[1] Ma L, Li Q, Xie Y, Jianyuan Zhao, Yi D, Guo S, Guo F, Wang J, Yang L, Cen S. Repurposing of HIV/HCV protease inhibitors against SARS-CoV-2 3CLpro. Antiviral Res. 2022 Nov;207:105419.

[2] Xie, J., He, H., Kong, W. et al. Targeting androgen receptor phase separation to overcome antiandrogen resistance. Nat Chem Biol 18, 1341–1350 (2022).

[3] Lu, G., Wang, X., Li, F. et al. Engineered biomimetic nanoparticles achieve targeted delivery and efficient metabolism-based synergistic therapy against glioblastoma. Nat Commun 13, 4214 (2022).

[4] Chen, J., Li, L., Liu, TY. et al. CPEB3 suppresses gastric cancer progression by inhibiting ADAR1-mediated RNA editing via localizing ADAR1 mRNA to P bodies. Oncogene 41, 4591–4605 (2022).

[5] Zhan, B., Gao, Y., Gao, W. et al. Structural insights of the elongation factor EF-Tu complexes in protein translation of Mycobacterium tuberculosis. Commun Biol 5, 1052 (2022).

[6]Zhao, Y., Liu M., Chen T. et al. Pathogen effector AvrSr35 triggers Sr35 resistosome assembly via a direct recognition mechanism. SCIENCE ADVANCES, Vol 8, Issue 36.

[7] Liu K., Liu M., Lin Z. et al. NIN-like protein 7 transcription factor is a plant nitrate sensor. SCIENCE, Vol 377, Issue 6613, pp. 1419-1425.

[8] Yu, G., Hao, J., Pan, X. et al. Structure of Arabidopsis SOQ1 lumenal region unveils C-terminal domain essential for negative regulation of photoprotective qH. Nat. Plants 8, 840–855 (2022).


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