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초심도 인산화 단백질 그룹학은 단백질 효소 억제제의 선택적 평가에 사용된다
날짜:2025-08-26읽기 :0
단백질 인산화는 진핵세포의 보편적인 번역 후 수식 형식으로 세포 신호 전도, 세포 과정 및 단백질 기능 조절 방면에서 중요한 역할을 발휘하고 있다.단백질 인산화는 단백질 효소를 통해 트리인산 아데노신(ATP) 말단 인산 기단을 물질 단백질의 실크아미노산, 소아미노산, 아미노산 잔기로 옮기는 것이다.단백질 효소의 유전자 돌연변이나 이상 발현은 효소의 과도한 활성화를 일으켜 암 및 기타 질병을 유발한다.따라서 단백질 효소는 가장 중요한 항종양 약물 표적 중 하나가 되었다.현재 전 세계적으로 80여 종의 효소 억제제(PKI)가 시판 승인을 받았고, 약 180종의 PKI가 임상시험을 진행 중이다.그럼에도 불구하고 PKI 약물의 개발은 여전히 많은 도전에 직면해 있다. 특히 표적 선택성 및 탈표적 독성이다.현재 PKI의 선택적 평가는 주로 순화된 단백질 효소를 복제하거나 표적 효소를 높게 발현하는 수백 종의 세포계에 의존하고 있다.순화된 효소는 세포 환경을 벗어나기 때문에 PKI의 세포 내 선택성을 제대로 반영하지 못한다;유전자 변형 세포의 테스트는 미리 설정된 목표 효소에 국한된다.이 문제에 대하여 중국과학원 상하이유기화학연구소 생명과정 소분자 조절 전국중점실험실 강경무 과제팀은 초심도 인산화 단백질 그룹학 방법을 발전시켜 세포 수준과 단백질 그룹학 차원에서 PKI 선택성에 대한 전면적인 평가를 실현하였다.
단백질 인산화는 고도의 동적 및 낮은 풍도의 특징 (인산화 단백질 그룹은 전체 단백질 그룹의 0.1% 에 불과하지만 카제인 인산화 단백질은 인산화 단백질 그룹의 0.1-1% 에 불과하다) 을 가지고 있기 때문에 인산화 펩타이드 단계의 풍부는 스펙트럼 분석의 핵심 단계가되었습니다.PKI로 인한 인산화 사건을 정확하게 측정하기 위해 그들이 발전한 시리즈 마이크로 전체 친화 크로마토그래피 기둥 기술을 바탕으로 (Anal Chem 2020, 923913-3922, J Proteome Res 2023, 222450-2459, Anal.Chem. 2023, 95, 8605-8612), 세 가지 선택적 상호 보완적 인산화 펩타이드 세그먼트의 풍부한 재료를 집적하는 전략을 집적하여 펩타이드 세그먼트의 정량에 의존하는 편향 분석을 실현했다.
그림 1. 초심도 인산화 단백질 그룹 분석 프로세스 설명도와 인산화 단백질 그룹 분석 데이터 윤곽 (큰 그림을 보려면 클릭)
제브티닙을 모델로 데이터 의존성 스펙트럼 수집(DDA) 데이터에서 25개 단백질이 검출된 25개 인산화 비트의 인산화 수준이 현저히 상향 조정되었고, 66개 단백질의 72개 인산화 비트의 인산화 수준이 현저히 하향 조정되었다 (그 중 아미노산 인산화 비중은 80.9%)데이터 비의존성 스펙트럼 수집 (DIA) 데이터에서 80가지 단백질이 검출된 91개 인산화 비트의 인산화 수준이 현저하게 상향 조정되었고, 167개 단백질의 인산화 수준이 현저하게 하향 조정되었다 (대부분 실크아미노산/수크아미노산 인산화 비트). (그림 2)
그림 2. 초심도 인산화 단백질 그룹학 분석은 제브티닙으로 인한 B세포 림프종 세포의 인산화 사건 변화를 밝혀낸다 (큰 그림을 보려면 클릭)
그림3. 제브티닙이 억제하거나 활성화하는 단백질 효소와 그 관여하는 세포 과정
(큰 그림을 보려면 클릭)
생체정보학 부집 분석에 따르면 제브티닙은 BCR과 FcR 신호 통로를 억제하는 것 외에도 B세포 사멸, EGFR, ERBB, RPTK 및 MAPK 캐스케이드 등 신호 통로를 조절했다 (그림 3).흥미롭게도 그들의 연구에서 제브티니는 BTK와 그 하류의 여러 중요한 신호 통로를 억제했을 뿐만 아니라 RAF1, CBL, PTPN11 단백질의 인산화 수준을 상향 조정하여 ERK1/2 MAPK가 전도하는 BCR 신호 통로의 마이너스 피드백 조절을 활성화하고 BCR 신호 통로 상류에서 신호 전도를 차단했다.문헌에 보도된 제브티니의 표적에 비해 그들이 발전한 초심도의 인산화단백질조학책략은 활세포수준에서 높은 통량의 방식으로 더욱 풍부한 작용표적 (또는 탈표적) 정보를 얻을수 있다.인산화 사건을 세포 신호 통로에 매핑함으로써 제브티닙의 작용 메커니즘을 파노라마식으로 밝혀낼 수 있다 (그림 4).
그림 4. 초심도 인산화 단백질 그룹학을 통해 밝혀진 제브티닙의 가능한 분자 약리학 메커니즘 (큰 그림을 보려면 클릭)
결론적으로, 초심도 인산화 단백질 그룹학 분석은 높은 통량, 높은 민감성과 높은 신뢰도의 방식으로 세포 수준에서 단백질 효소 억제제의 선택성을 전면적으로 평가할 수 있을 뿐만 아니라, 약물로 인한 인산화 급연결 반응을 분석함으로써 PKI의 더 정교한 작용 메커니즘을 밝혀낼 수 있다.또한 이 기술은 세포 생물학의 신호 전도 연구에도 널리 사용될 수 있다.중국과학원 상해유기화학연구소 박사생 장월이 론문의 제1저자이고 중국과학원 상해유기화학연구소 생물강경무 연구원과 상해과학기술대학 조학분석플랫폼의 학비량 연구원이 공동통신저자이다.Astral 분석에 대한 써머페이 테크놀로지 유한회사의 도움에 감사드립니다.이 사업은 국가자연과학기금위원회, 중국과학원 및 상해시과학기술위원회 등 프로젝트 및 기금의 지원을 받았다.