大連化物所卿光焱團隊開發出酪氨酸磷酸化監測新方法

　　近日，大連化物所生物分離與界面分子機制創新特區研究組（18T7組）卿光焱研究員團隊在前期工作（J. Am. Chem. Soc.，2020；Anal. Chem.，2021）的基礎上，開發了一種無標記、通用、實時、高通量監測酪氨酸磷酸化的新方法。該研究為激酶抑制劑篩選、癌癥靶向藥物研發提供了新的方法。

　　蛋白在各種激酶的催化下，發生磷酸化反應，蛋白磷酸化異常與許多疾病有關，特別是癌癥、神經疾病和代謝疾病等。激酶已經成為制藥行業在癌癥領域最重要的藥物靶點類別，截至5月，美國食品藥品管理局批準的小分子蛋白激酶抑制劑已有71種，集中在40多個激酶靶標。

　　靶向激酶抑制劑一直是全球藥物開發和銷售的熱點。建立高靈敏度、高通量的激酶活性檢測方法對于深入了解細胞信號轉導的分子機制、疾病臨床診斷，以及靶向藥物的開發具有重要意義。主流的檢測方法是放射性同位素標記法及酶聯免疫測定法，這兩種方法均有其固有的缺陷，特別是它們的價格十分昂貴，造成藥物篩選成本居高不下，開發無標記、通用、低成本和高通量的激酶抑制劑篩選方法，能夠顯著推動抗癌靶向藥物的研發。

　　與主流方法不同的是，基于熒光的方法具有靈敏度高、操作便捷、重現性好、多樣性、原位分析等優點。本工作中，該團隊設計并合成了一種獨特的半花菁標記的2-(2'-羥基苯基)-4-甲基噁唑熒光分子。該分子與Cu2+離子結合后，發生構型的凍結；再加入磷酸化肽時，發生“凍結—自由轉動”的轉變，對應熒光發生“OFF–ON”的轉換。該識別體系對絲氨酸、蘇氨酸或酪氨酸上修飾的磷酸化位點表現出高度敏感和選擇性的響應。研究發現，通過引入Ca2+干擾作為輸入，執行簡單的邏輯門操作，可以實現對酪氨酸磷酸化的特異性識別。這種磷酸化檢測方法對各種肽序列或激酶均具有通用性，并且不涉及到繁瑣的標記、純化和后處理過程，操作非常便捷，且通量高，實時性好。相對于傳統的檢測方法，該方法的成本大幅度降低，篩選成本僅為主流32P ATP同位素標記方法的1/10。因此，在大規模激酶抑制劑篩選中具有潛力，有望用于靶向抗癌藥物的研發。

　　相關研究成果以“Label-free, Versatile, Real-time, and High-throughput Monitoring of Tyrosine Phosphorylation Based on Reversible Configuration Freeze”為題，于近日發表在中國化學會旗艦期刊CCS Chemistry上。該工作的第一作者是我所18T7組博士研究生常永新。上述工作得到國家自然科學基金、我所創新基金、興遼英才計劃等項目的支持。（文/圖 常永新、卿光焱）