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【JACS】化学蛋白质组学鉴定状态依赖性和蛋白选择性Caspase-2抑制剂的研究

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        Caspase-2是一种重要的半胱氨酸蛋白酶,在细胞凋亡、DNA损伤反应以及细胞周期调控等多种细胞生物学过程中扮演着关键角色。然而,Caspase-2的具体功能以及其在不同细胞状态下的活性调控机制仍不完全清楚。为了更深入地了解Caspase-2在细胞中的作用,我们需要开发能够选择性抑制Caspase-2的化合物,从而作为研究工具或潜在的治疗剂。

        传统的蛋白质抑制剂设计方法面临着特异性不足和副作用大的挑战,特别是在涉及多功能酶如Caspase-2时。因此,开发新的技术手段来识别和验证特异性抑制剂变得尤为重要。化学蛋白质组学作为一门新兴的学科,通过小分子探针与蛋白质组的相互作用,能够在细胞水平上实现对蛋白质功能的全局性解析,为特异性抑制剂的发现提供了新的途径。

        本研究旨在利用化学蛋白质组学的方法,鉴定出一系列对Caspase-2具有状态依赖性和蛋白选择性的抑制剂。首先,作者设计并合成了一系列具有反应性的化学探针,(图1)这些探针能够特异性地与Caspase-2的活性位点结合,并通过共价键修饰该酶。然后,利用这些探针在不同的细胞状态下进行标记实验,通过蛋白质质谱分析技术(LC-MS/MS),作者能够高效地检测和定量化学探针与Caspase-2之间的相互作用。

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图片来源:JACS

       其次,作者团队通过细胞热稳定性分析(CETSA)和蛋白质体外结合实验,进一步验证了这些探针在细胞内的结合特异性和功能效果。特别是,作者利用了异质性蛋白质分析技术(isoTOP-ABPP),在细胞裂解物中对探针结合的Caspase-2进行全面的定量分析,以确保实验结果的可靠性和可重复性。

       最后,通过生物信息学分析和结构生物学研究,作者团队揭示了探针与Caspase-2结合的分子机制,并评估了这些抑制剂在不同细胞状态下的功能效果。本研究中开发的化学探针和抑制剂不仅可用于基础研究中的功能分析,还具有潜在的临床应用价值。特异性抑制剂可以作为药物开发的先导化合物,用于治疗与Caspase-2异常相关的疾病,如某些类型的癌症和神经退行性疾病。该研究不仅验证了这些探针在抑制Caspase-2活性方面的有效性,同时也为未来的药物开发提供了新的思路和方向。

标题:Chemoproteomics Identifies State-Dependent and Proteoform-Selective Caspase-2 Inhibitors

作者:José O. Castellón, Samuel Ofori Nikolas R. Burton, Ashley R. Julio, Alexandra C. Turmon, Ernest Armenta, Carina Sandoval, Lisa M. Boatner, Evan E. Takayoshi, Marina Faragalla, Cameron Taylor, Ann L. Zhou, Ky Tran, Jeremy Shek, Tianyang Yan, Heta S. Desai, Oliver I. Fregoso, Robert Damoiseaux, and Keriann M. Backus*

链接:https://doi.org/10.1021/jacs.3c12240


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