近日，中國科學院大連化學物理研究所生物分離與界面分子機制創(chuàng)新特區(qū)研究組研究員卿光焱與中藥科學研究中心研究員梁鑫淼合作，在蛋白質(zhì)磷酸化研究方面取得新進展，開發(fā)出一種智能聚合物功能化的仿生離子通道器件，實現(xiàn)了酪氨酸磷酸化的實時感知與測量，并在酪氨酸激酶抑制劑篩選中展現(xiàn)出較好的應用潛力。
蛋白酪氨酸磷酸化是一種關鍵的細胞活動調(diào)節(jié)機制，異常的酪氨酸磷酸化與多種癌癥的發(fā)生密切相關。近二十年，針對酪氨酸磷酸化相關激酶抑制劑藥物的研究取得了長足的進展，已成為相關癌癥治療的特效藥。在美國食品藥品監(jiān)督局批準的40余種抗腫瘤藥物中，30多種是針對酪氨酸激酶的抑制劑。目前，在激酶抑制劑的篩選中，最常用手段是利用放射性同位素標記的32P- -ATP作為底物，檢測磷酸化反應產(chǎn)物的放射性，但該方法存在放射性污染、膜過濾操作時間較長等問題。另外，基于磷酸化特異性抗體的方法（例如酶聯(lián)免疫吸附測定法）也被用來檢測蛋白磷酸化，但因高昂的抗體成本以及繁瑣的清洗分離問題，限制了其廣泛應用。近年來，一些利用光學探針標記底物的方法能夠?qū)崿F(xiàn)高靈敏的磷酸化檢測，卻受限于復雜的化學標記過程。因此，尋找一種簡單、高效、低成本、免標記檢測酪氨酸磷酸化、適用于激酶抑制劑的篩選方法十分重要。
大連化物所基于仿生離子通道開發(fā)出檢測酪氨酸磷酸化的新方法
該團隊通過模仿蛋白質(zhì)中精氨酸與酪氨酸磷酸鹽殘基的相互作用，設計了含多胍基的智能聚合物，并將其修飾到錐形納米孔道內(nèi)，制備出一種功能離子通道器件。研究發(fā)現(xiàn)，聚合物可以依托胍基識別磷酸化肽的磷酸化殘基，且能將這種分子層面的識別作用放大到聚合物構象的變化上，并進一步被轉(zhuǎn)換為通道離子電流的“OFF-ON”變化，實現(xiàn)對磷酸化肽的精確檢測。此外，當引入鈣離子作為磷酸鹽的一個競爭性結(jié)合成分時，該離子通道通過簡單的納流控邏輯門運算，即可大幅度提高對酪氨酸磷酸化肽檢測的選擇性。借助于對磷酸化肽的識別，該離子通道器件能夠用于實時監(jiān)測酪氨酸激酶催化下的酪氨酸磷酸化反應，并且在監(jiān)測模型抑制劑對酪氨酸激酶活性的抑制實驗中，該方法具有用于激酶抑制劑篩選的潛力。
相關成果發(fā)表在《美國化學會志》（J. Am. Chem. Soc.）上。以上工作得到國家自然科學基金、大連化物所創(chuàng)新特區(qū)組啟動基金、興遼英才計劃等項目的支持。
