热点：蛋白质组学在中药药理研究中的应用

传统中医药凝聚着中华民族上千年的医学理念及实践经验，在众多病因复杂的慢性疾病的治疗中具有明显的优势。尽管中医药的确切疗效已经逐渐被国际社会所认同，但在分子层面对其药理机制的阐释却相对薄弱。当前，传统中药以及从中获得的天然产物药理学研究的最大难点之一就是发现并确认其体内作用靶点，从而阐释其药效作用的分子机制。

蛋白质是执行生物学功能的活性生物大分子，蛋白表达差异能够更直接反映活性成分发挥作用的靶点与分子机制，可用于中药药物作用靶点的发现和确认。为此，我们在“行业精选-精准医学”板块下新增了“药物药理”专题，并整理了部分典型的运用案例，以飨读者。您也可以在“行业精选-关键词检索”中输入关键字”中药“来了解蛋白质组学在中药药理领域更多的运用。

案例1：黄芩苷降脂分子机制(中药黄芩)

案例2：去氧地胆草素抑癌机制(中药地胆草)

案例3：鼠尾草酸抗炎机制(中药迷迭香)

案例4：自噬增强柯诺辛神经保护作用机制(中药钩藤)

案例1 黄芩苷降脂分子机制

研究对象：中药黄芩中活性分子黄芩苷Baicalin

药理作用：加速脂肪酸代谢

研究方法：SILAC定量蛋白质组学

期刊：PNAS

影响因子：9.504

2018年6月，北京大学王初教授课题组在著名期刊PNAS上报道中药药理的最新成果：利用点击化学结合定量蛋白质组学技术，研究者揭示中药黄芩中活性分子黄芩苷Baicalin作为别构调控分子，激活线粒体中脂肪酸代谢关键酶CPT(Carnitine Palmitoyltransferase)，加速脂肪酸代谢而延缓因能量摄入过多导致的肥胖。

思路与结果

（1）首先利用ORO对HeLa细胞内的脂肪酸进行染色，对比黄芩苷（Baicalin）处理前后，发现黄芩苷处理可以抑制细胞内脂类的聚集。

（2）对黄芩苷进行化学修饰，添加UV照射下能与结合蛋白发生化学交联的标签（BP）。然后利用SILAC定量蛋白质组学，分析黄芩苷处理后BP结合含量降低的蛋白质，最后发现这样的蛋白有142个。通过生物信息分析，上述蛋白多属于脂肪酸代谢途径。利用RNAi将属于脂肪酸代谢的基因knockdown，发现siCPT1A细胞对黄芩苷处理不敏感，暗示是黄芩苷通过CPT1A发挥作用。

案例2 去氧地胆草素抑癌机制

研究对象：中药地胆草中活性分子去氧地胆草素

药理作用：抗癌

研究方法：SILAC定量、Label Free定量蛋白质组学

期刊：Nature Communications

影响因子：12.353

2016年发表在Nature Communications上的一篇文章利用炔基标记的去氧地胆草素类似物与SILAC蛋白质组学技术，鉴定了去氧地胆草素在多种癌细胞中的作用靶点。

思路与结果

（1）作者首先合成了一系列具有抗癌作用的去氧地胆草素的类似物并对这些化合物的细胞毒性进行分析，且证明了去氧地胆草素的细胞毒性是由细胞凋亡而非细胞坏死引起。

（2）接着作者利用带有炔基标签的去氧地胆草素类似物，在多种细胞系中通过SILAC标记定量和无标定量（Label-Free）的蛋白质组学方法对去氧地胆草素的靶点进行分析，在MCF7细胞中鉴定出11个新的去氧地胆草素的靶蛋白。

案例3 鼠尾草酸抗炎机制

研究对象：中药迷迭香中活性分子鼠尾草酸

药理作用：抑制炎症

研究方法：定量蛋白质组学

期刊：Frontiers in Pharmacology

影响因子：3.831

2018年中国科学家在鼠尾草酸抗炎机制研究方面取得新进展，他们利用蛋白质组学和生物信息学整合分析方法阐明了鼠尾草酸的抗炎活性。文章发表在Frontiers in Pharmacology上。

思路与结果

（1）发现在脂多糖诱导的RAW264.7细胞中，鼠尾草酸显著抑制一氧化氮和TNF-α增长, 下调COX2蛋白表达。

（2）利用蛋白质组学分析分析鼠尾草酸处理的RAW264.7细胞，发现鼠尾草酸对217个脂多糖诱导的蛋白进行负调控，该些蛋白参与了多种炎症过程，涉及MAPK、核因子（NF-κB）和FXO信号通路。进一步实验证实鼠尾草酸有效阻止IKKβ/IκB-α/NF-κB、ERK/JNK/p38 MAPKs和FoXO1／3信号通路。

案例4 自噬增强柯诺辛神经保护作用机制

研究对象：中药钩藤中活性成分柯诺辛

药理作用：神经保护作用

研究方法：SILAC磷酸化修饰定量

期刊：Autophagy

影响因子：11.100

 2017年华中科技大学薛宇教授在著名学术期刊Autophagy上发表了磷酸化修饰在神经细胞自噬过程中作用的文章。该研究采用磷酸化蛋白质组定量及生信分析的方法，构建了由两个天然神经保护自噬增强药物柯诺辛Corynoxine A（Cory）和Corynoxine B（Cory B）调控的磷酸化信号网络。

思路与结果

（1）研究人员首先采用SILAC标记技术，对Cory、Cory B处理组和对照组的N2a细胞添加同位素标记。通过磷酸化蛋白质组学定量到5413个特异性磷酸化位点对应2233个磷酸化蛋白。

（2）研究人员将Cory和Cory B处理组的差异磷酸化蛋白质与THANATOS数据库中与自噬相关的小鼠蛋白进行匹配，结果显示有19个差异磷酸化蛋白是自噬调节子。再对这些磷酸蛋白质进行GO富集分析，发现Cory和Cory B这两种化合物对神经细胞自噬具有潜在的调控机制。

总结

参照前文提到的典型研究案例，我们可以总结出中药蛋白质组学的经典研究思路：

第一步，确定中药中的主要活性成分，并对其功能进行分析验证；

第二步，运用蛋白质组学与修饰组学等技术方法检测蛋白表达差异，研究活性成分发挥作用的靶点与分子机制；

第三步，动物水平上验证上述靶点与分子机制。

中药治病符合现代治疗学的发展趋势，并将成为今后药学研究发展的亮点，而结合新技术、新方法研究中药药理则是中药研究现代化深入发展的关键。蛋白质组学可用于中药药物作用靶点的发现和确认，挖掘各个蛋白靶点之间的网络联系，探究靶点蛋白质翻译后修饰，为中药的药理作用提供更加精准的机理解析，将在中药药理与药效机制等方面发挥巨大推动作用。

景杰生物作为全球蛋白质及翻译后修饰的领跑者，致力于发展蛋白质组学在各领域的运用与进步，提供领先的中药药理研究方案，以优质的蛋白质组学及修饰组学解决方案与高灵敏度的修饰类抗体，满足您的研究需求。

景杰生物

近十年丰富经验的蛋白质组学研究团队

高分辨率、高灵敏度的质谱平台（HF-X，Fusion Lumos）

深度生物信息学分析

全蛋白质组覆盖＞60%

蛋白质组学领域多项世界纪录的创立者

数十种蛋白质修饰研究类型，400余种修饰性抗体

参考文献

1、 Jianye Dai, et al. (2018), Chemoproteomics reveals baicalin activates hepatic CPT1 to ameliorate diet-induced obesity and hepatic steatosis. PNAS.

2、 Lagoutte R, et al. (2016), Divergent synthesis and identification of the cellular targets of deoxyelephantopins. Nature Communications.

3、 Wang L C, et al. (2018), An integrated proteomics and bioinformatics approach reveals the anti-inflammatory mechanism of carnosic acid. Frontiers in pharmacology.

4、 Chen L L, et al. (2017), Phosphoproteome-based kinase activity profiling reveals the critical role of MAP2K2 and PLK1 in neuronal autophagy. Autophagy.

更多阅读推荐

精准医学与蛋白组学

海量文献解读

行业前沿报导

关注/投稿

随时享受科技服务