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來自瑞(rui)士苏黎世聯邦理工學院的Paola Picotti團隊在生物分(fen)析领域具有顯著(zhu)的技術积累，特別是在限製(zhi)性酶解(jie)-質谱分析（LiP-MS）技(ji)術方面建立了领(ling)先的研究基礎。基(ji)於(yu)这一技術優勢，團隊現已將研究範围(wei)拓展至(zhi)熱蛋白質組學（TPP）领域，實現了兩項關键技術的有機融合。

基本情况

iP-MS和TPP代(dai)表了当(dang)代药物靶點研究领域的核心技術體系，它們通過(guo)實(shi)時监測小分子（如候選药物(wu)分子）與蛋白質(zhi)結合后所引起的結構重組或熱稳定性變化來精準鉴(jian)定小分子的靶蛋白身份。在傳統的研究模式中，这(zhe)兩種技術往往(wang)被独立應用，各自从不同維度揭示了小分(fen)子與靶蛋(dan)白相互作用的不同侧面。其中，LiP-MS技術能够精細(xi)探(tan)測小分子誘导引起的蛋白質局部結構變化，深入揭示药物分子的(de)潜在結合位點和構象(xiang)效應，為精(jing)準定位药物作用的分子機(ji)製提供基礎。而TPP則侧重於評估这些局部結構(gou)改變對蛋白質整(zheng)體熱稳定性的影響程度，从全局角度反映药物與靶點結合對其功能(neng)的(de)作用。

2024年8月，瑞士苏黎世聯邦理工(gong)學院Paola Picotti團隊在國际顶尖學術期(qi)刊(kan)Nat Chem Biol（影(ying)響(xiang)因子IF=12.9）上发(fa)表了題為"In situ analysis of osmolyte mechanisms of proteome thermal stabilization"的研究论文。该研(yan)究(jiu)工作创新性地結合了熱蛋白質體保護分析法（TPP）和脂(zhi)質過氧化質谱分析(xi)法（LiP-MS）兩種前沿(yan)技術手(shou)段，深入剖析渗透剂分子在細胞内部環境中如何調控和維持蛋白質組(zu)的(de)熱稳定性。研究不仅系(xi)統揭示了渗透剂對蛋白質三維結構和分(fen)子稳定性的深远影響機製，還阐明了这些生物小分子在多樣化温度環境下對蛋白質的保護作用及其聚集行為(wei)的精細調控規(gui)律。这項工作从分子層面阐释了渗透剂如何(he)通過與蛋白(bai)質相互作用來增強其抗熱變性能力，以及在复雜生理条件下(xia)維持蛋白質結構完整性的生物學機(ji)製。

渗透機製(zhi)作為細胞適應環(huan)境變化的關键策略之一，在生理調(diao)節中发挥着(zhe)重要作用。甜菜碱和三甲(jia)胺-N-氧化物（TMAO）等渗透剂在細胞中的积累過程(cheng)，能(neng)够帮助細胞有效適應渗(shen)透壓、温度等環(huan)境變(bian)化，進而影響(xiang)蛋白質的聚(ju)集状態，这對心血管疾病等相關领域的发病機製(zhi)研究具有至關重(zhong)要的意義。體外研究表明渗透物具有熱稳定蛋(dan)白的(de)能力，但其作(zuo)用機製仍存(cun)在學術争議，更重(zhong)要的是，这些機製在真實的細胞環境中缺乏(fa)系統性的研究(jiu)驗證。為解決这(zhe)一瓶颈(jing)，研究人員采用了多(duo)技術聯合的策略。LiP-MS技術可以(yi)檢測蛋白質聚集過程中的結(jie)構變化，然而该技術本身(shen)无法明確區分蛋白聚集(ji)與其他导致蛋白酶敏感性降低的結構變化。

LiP-MS thermal profiling（LiP-MS+TPP）是一種蛋白質熱稳(wen)定性分析方法(fa)，其核心原(yuan)理在於將蛋白酶(mei)K（PK）添加到暴露於温度(du)梯度的天(tian)然裂解物等分液中。在这一過程中，PK可切割蛋白質中柔性和可(ke)接近的區域(yu)，随着温度的升高，蛋白質分子逐步发生聚集和構象變化，导致越來越少的區域被PK切割。

實驗流程

一、渗透剂對(dui)大肠杆菌蛋白質組熱稳定性的(de)影響

作者首先來評估不同渗透剂對大肠(chang)杆菌蛋白質組熱稳(wen)定性的影響，这是深入理解細胞防御機製(zhi)的重要前提。通過將大肠杆菌裂解液暴露於六種不同(tong)的渗透(tou)剂（包括TMAO、甜菜碱(jian)、甘油、脯氨酸、海(hai)藻糖和葡(pu)萄糖），研究團隊系統觀察了这些(xie)有機小分(fen)子物質如何影響蛋白質的熱稳定性表現。在模擬極端環境(jing)条件的實(shi)驗框架下，研(yan)究結果顯示所有測試的渗透剂都能在不同程度上提高蛋白質的熱稳定性，反映了渗透(tou)剂作為分子伴侣的功能(neng)作用。其中，TMAO表現出最強的(de)稳定效果，能够稳定大部分(fen)檢(jian)測到的蛋白質（67.2%），展現出在蛋白質保(bao)護方面(mian)的顯著優勢，而甘油的稳定效果相對(dui)较(jiao)弱。

二、渗透剂誘导的蛋白質(zhi)聚集温度上移來抵抗蛋白沉降(jiang)

三、渗(shen)透剂通過優先(xian)排斥機製稳定蛋白

该研(yan)究(jiu)項目利用HEK293T細(xi)胞模型作為實驗载體(ti)，采用(yong)LiP–MS thermal profiling这一整合型技術手(shou)段，對多種渗(shen)透剂在細胞内環境中作(zuo)用於人類蛋白質組熱稳定性的影響進行了深入系統的分析。渗透(tou)剂在蛋白質稳定過程中的作用機製主要表現為優(you)先排斥效應，即渗透剂分子(zi)與蛋白質之間存在相互排斥的物(wu)理作用，通過这種排斥作用使得蛋白質更加(jia)倾向於維持其紧密(mi)折叠的三維構象，進而在复雜多變的細胞内環境中顯著增強了蛋白質(zhi)的(de)熱稳定性和抗變性能力。

四、TMAO渗透剂的特异性效應(ying)

盡管多数渗透剂對蛋白質(zhi)的(de)稳定作用具有普遍性，但在實际的生(sheng)物化學應用中，特定渗透(tou)剂(ji)如TMAO對有結構的蛋白質和无序蛋白(bai)質的(de)影響存在明顯差异，这種差异性特征在蛋(dan)白質工程领域尤為(wei)關键。

LiP–MS thermal profiling技術通(tong)過對蛋白質在熱變性過程中的(de)質谱信號變化進行實時监測，深化了我們對細胞如何(he)借助渗透剂應對環境壓力機(ji)製的分子級認识，同時為(wei)探究蛋白質在温度波動、pH變化、盐(yan)浓度差异等多變環境条件下的稳定性與功能活性提供了強有(you)力的分析平臺。此技術在药物研(yan)发领域尤其重(zhong)要，它(ta)能够通過熱稳定性差异來筛(shai)選和優化潜在药物分子，評估这些分子對蛋白質折叠稳定性(xing)及聚集行為的作用(yong)機製，進而提升药物的生物利用度與有效性，並降低(di)潜在的毒性與副(fu)作用風险。

药(yao)物靶點在医药研发中至關重要(yao)，它們是药物作(zuo)用的生物分子，涵盖(gai)蛋白質、酶、受體等多種類型(xing)，對調節生物(wu)體的生理和病理過程起着決定性作用(yong)。在(zai)新药開发的(de)各個阶段中，準確识別和(he)有效驗證靶點是整個研发流(liu)程能否成功的關键前提，直接關(guan)系到后續臨床轉化的可行性和最(zui)終的研发成败。青莲百奥生物科技有限公司專注於臨床需求(qiu)导向(xiang)，以源头创(chuang)新為核心(xin)動力，建立了專業化的药物靶(ba)點发現技術體系。公司充分利用限(xian)製性酶解(jie)-質谱分析技術(shu)（LiP-MS）和熱蛋白質組學（TPP）兩大技(ji)術手段的互补優勢，打造了高效的药物靶點发現與驗證(zheng)平(ping)臺。