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在多組學數據日益豐富的jīntiān,表達組學(Transcriptomics) 依舊是揭示基因調控機制的主力手段之一。通過RNA-Seq等技術,研究者可以全面掌握基因在不同條件下的轉錄表達情況。然而,這種“表達即功能"的邏輯推演,正面臨一個難以回避的盲區:轉錄水平的變化并不等于蛋白的活性狀態發生了變化。而這正是活性位點導向dànbáizhì譜技術(Activity-Based Protein Profiling, ABPP) 所擅長的領域。ABPP(Activity-Based Protein Profiling,基于活性的小分子探針蛋白zhìzǔxué)是一種研究dànbáizhì功能狀態的強大化學蛋白zhìzǔxué技術。它能夠有效補足表達組學(如轉錄組、傳統dànbáizhì組)存在的“功能盲區"。ABPP如何補足表達組學的功能盲區?剖析ABPP技術如何補足表達組學的不足,并介紹其在藥物發現、疾病標志物篩選等方面的應用潛力是當今科研人員面臨的重要課題。
一、表達組學的“功能盲區"是什么?
1、表達組學(如轉錄組和傳統dànbáizhì組)通常測量的是:
(1)mRNA水平(轉錄組):反映基因的轉錄活性,但無法說明蛋白是否翻譯、是否活躍
(2)蛋白水平(dànbáizhì組):反映蛋白的表達豐度,但不能判斷其酶活性或功能狀態
2、因此,它們存在以下盲區:
(1)無法區分活性與非活性蛋白(如失活酶、變構調節等)
(2)忽略dànbáizhì翻譯后修飾(PTMs)帶來的功能變化
(3)無法反映蛋白功能狀態的動態調控(如底物結合、酶-抑制劑相互作用)
(4)對于低豐度但高功能活性的蛋白不敏感
這些問題共同構成了一個關鍵盲點——我們知道某個基因被表達了,卻無法確認它是否“在工作"。要想真正理解細胞在生理或病理狀態下的功能變化,需要超越表達,走向“活性"。
二、ABPP的基本原理
ABPP是一種基于小分子探針的質譜技術,專門用于篩選和標注活性狀態下的dànbáizhì亞群。
1、其基本原理是:
(1)利用具有高選擇性的反應性探針,共價修飾活性中心
(2)通過標記富集,將目標蛋白從復雜背景中“釣"出來
(3)借助高分辨率LC-MS/MS對其進行識別和定量
與蛋白zhìzǔxué相比,ABPPzuì大的優勢在于其選擇性標記活躍dànbáizhì,而非所有表達的蛋白。這使得它可以直接捕捉功能狀態的變化,而不僅僅是數量上的浮動。
三、ABPP探針通常包含
(1)反應基團:共價結合酶活性位點
(2)報告基團:用于富集、熒光成像或質譜分析
(3)連接臂:將反應基團與報告基團連接
探針僅與活性形式的蛋白結合
(1)因此能夠選擇性捕捉功能性蛋白
(2)區分不同功能狀態的同一蛋白
(3)監測動態變化(如藥物作用、病理狀態)
四、ABPP如何補足表達組學?
1、 彌合表達與功能的鴻溝
通過在轉錄組學之后增加ABPP層面的驗證,研究者可以快速確認哪些基因的表達變化真正轉化為蛋白功能的改變,大幅提高候選靶點的生物學可信度。
2、 揭示隱藏的調控通路
ABPP特別適合分析代謝酶、蛋白酶、磷酸酶等酶類蛋白的活性狀態,在細胞信號傳導、免疫應答等領域jíjù優勢,能夠補足表達組學在通路分析上的空白。
3. 增強多組學整合價值
在整合轉錄組、蛋白組和代謝組時,ABPP作為功能層面的錨點,可增強組學之間的生物學聯動解釋力,推動真正意義上的系統生物學分析。
五、實際應用場景
1、腫瘤研究:發現活躍的致癌酶、代謝通路
2、藥物靶點發現:識別真實靶點 vs 離靶效應
3、免疫學:研究活性酶在炎癥反應中的作用
4、微生物生態:捕捉功能相關蛋白而非僅依賴序列注釋
5、疾病早期診斷標志物開發:通過活性變化尋找生物標志物
ABPP實驗的成功并不只取決于儀器靈敏度,更高度依賴于探針設計的合理性與樣品處理流程的嚴謹性。百泰派克生物科技結合多年質譜平臺經驗,打造了從探針篩選、樣本富集、活性標記、定量分析到生物信息學解讀的全流程ABPP服務。我們具備:高通量Orbitrap質譜平臺,確保活性蛋白的jīngzhǔn識別與定量;完善的生物信息分析流程,支持與轉錄組、蛋白組等數據,配合我們自研的樣品前處理流程與QC控制體系,即使是復雜組織或臨床樣本也能保證數據一致性與可重復性。我們將幫助科研人員快速定位關鍵靶標,并提出具有機制假說價值的研究方向。
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