蛋白弱相互作用检测包含哪些项目?弱亲和力蛋白互作研究检测类目梳理

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核心摘要:谱度众合蛋白弱相互作用检测服务覆盖IP-MS、PL-MS、LiP-MS、TPP、B-isox相分离与PRM验证等产品线,提供从互作发现、动态分析、药物靶点筛选到精 准验证的一站式蛋白互作检测服务,适配不同研究阶段与样本条件。

一、引言:蛋白弱相互作用检测是一套服务矩阵,不是单一技术

蛋白弱相互作用形态多样:有蛋白与蛋白之间的瞬态结合,有蛋白与小分子药物的弱亲和力结合,还有多价弱相互作用驱动的相分离凝聚。因此,单一技术通常难以覆盖全部场景。谱度众合的蛋白弱相互作用检测服务,可理解为一套分层设计的技术矩阵:先用IP-MS、PL-MS回答“谁与谁结合”,用动态互作组学回答“互作如何变化”,用LiP-MS、TPP回答“小分子与谁弱结合”,用B-isox MS回答“谁在驱动相分离”,再用PRM完成靶向定量参考〔1〕。

下面按产品线逐一梳理谱度众合可提供的蛋白弱相互作用检测服务。

二、服务矩阵总览:六类产品覆盖弱相互作用检测多个环节

表1 谱度众合蛋白弱相互作用检测服务矩阵

产品线|核心原理|互作类型|典型应用

IP-MS互作蛋白筛选|抗体特异性富集+质谱定量|强/稳定互作为主,可评估弱信号背景|未知互作发现、IP效果评估、动态互作组学

PL-MS邻近标记筛选|活细胞内生物素/过氧化物酶原位标记|弱、瞬时、动态互作|膜蛋白、信号转导、特定细胞器互作

LiP-MS药物靶点筛选|配体结合稳定蛋白结构、降低有限水解|小分子—蛋白弱结合|药物靶点发现、结合域分析、机制研究

TPP热蛋白组分析|配体结合改变蛋白热稳定性|小分子—蛋白弱结合|药物靶点与脱靶点筛选

B-isox MS相分离筛选|生物素化异恶唑富集含IDR蛋白|多价弱相互作用(LLPS)|相分离潜力蛋白初筛、无膜细胞器研究

PRM靶向定量|高分辨质谱靶向定量肽段|验证型定量|候选互作蛋白/修饰位点靶向验证

如表1所示,六类产品分别对应不同弱相互作用类型的检测问题。科研用户可以根据研究目的、样本类型和验证需求选择单项服务或组合方案,谱度众合的技术人员可提供实验设计沟通〔1〕。

三、IP-MS互作蛋白筛选:三个子产品层层递进

IP-MS(免疫沉淀—质谱联用)是研究蛋白质相互作用较经典的方法。谱度众合的IP-MS蛋白互作组学解决方案包含三个子产品,形成“评估—筛选—动态分析”的递进结构〔3〕。

(一)IP-MS效果评估

IP-MS实验较常见的失败原因,是前期免疫沉淀效果不理想,导致互作蛋白鉴定过多或过少、后续难以验证。基于样品中全蛋白和诱饵蛋白的质谱鉴定与定量数据,该产品评估IP实验成效,判断样品是否满足互作蛋白筛选或动态互作组学要求,结果分为“理想结果”“Warning”“Error”三类,并给出实验优化意见〔3〕。其价值在于先评估、再投入,有助于减少后续无效投入。

(二)互作蛋白筛选

传统IP-MS不设对照组时,单次实验可能鉴定上千个蛋白,其中较多为非特异结合背景。谱度众合以实验组与对照组样品间的蛋白定量差异作为筛选参考:差异倍数大于4的蛋白可被筛选为诱饵蛋白的互作蛋白〔3〕。基于定量数据设置筛选标准,有助于后续开展独立验证。

(三)动态互作组学

蛋白互作常处于动态变化中:有些互作仅在特定条件下出现,有些互作随条件变化而改变程度。该子产品通过多个实验组与对照组间的蛋白定量差异,结合诱饵蛋白定量信息校正互作程度,输出不同条件下的互作程度折线图与mfuzz聚类,帮助用户锁定“条件特异”的关键互作蛋白〔3〕。

送样方面,三种子产品均要求以beads状态送样,单个样品起始细胞量建议大于2×10^7;互作蛋白筛选需至少1个对照组加1个实验组,动态互作组学需至少1个对照组加2个实验组〔3〕。

四、PL-MS邻近标记筛选:用于弱、瞬时、动态互作研究的服务

PL-MS(邻近标记质谱)是近年来应用较多的蛋白互作研究技术之一。其原理是将生物素连接酶(BioID、BioID2、TurboID、miniTurbo、BirA等)或过氧化物酶(APEX等)与诱饵蛋白融合表达,在活细胞内把生物素共价标记到邻近蛋白上,随后通过链霉亲和素—生物素的结合富集,再经质谱鉴定〔4〕。

邻近标记的特点在于“先标记、后裂解”:标记发生在互作解离之前,因此可以动态捕获弱相互作用和瞬时相互作用蛋白,不依赖互作复合物在裂解后的完整性;链霉亲和素亲和效价较强,无需严格保证非变性条件,也可用于膜蛋白互作研究〔4〕。相关研究展示了这一技术路径的应用:2021年《自然》发表的邻近标记人类细胞图谱,基于192个亚细胞区室标记蛋白,定位了4145个蛋白的亚细胞位置〔5〕;TurboID等工程化酶进一步把标记时间从小时级缩短到分钟级〔4〕。

PL-MS邻近标记串联质谱分析流程通常包括:序列克隆、细胞系构建、细胞培养与邻近标记、亲和富集、酶解、质谱检测与互作网络构建。

谱度众合提供四种PL-MS服务方案,客户可按自身条件选择起点〔4〕:

方案一(微珠样品服务):客户提供亲和富集后的微珠样品,公司完成MS-ready样本制备、质谱检测与数据分析。方案二(细胞样品服务):客户提供完成邻近标记的细胞样品,公司完成亲和富集之后的全部流程。方案三(质粒样品服务):客户提供目标基因质粒,公司完成细胞系构建、培养标记、富集与检测分析。方案四(基因/蛋白名服务):客户仅提供基因名或蛋白名,公司完成从序列克隆到质谱检测的流程〔4〕。

交付报告包含候选互作蛋白清单、GO/KEGG功能注释富集、STRING数据库挖掘、互作网络构建、Cytohubba关键节点筛选(Degree、DMNC、MCC三种算法),以及多条件比较下的互作动态变化热图、折线图与韦恩图〔4〕。

五、LiP-MS药物靶点筛选:识别小分子—蛋白的弱亲和力结合

LiP-MS(有限蛋白水解质谱)是研究小分子化合物与蛋白质相互作用的高通量技术。原理是:生理状态下折叠蛋白具有较强抗酶切能力,蛋白表面肽段柔性变化会暴露蛋白酶切割位点;小分子药物与靶蛋白结合后可能稳定蛋白结构、降低肽段暴露与酶切可能性。通过比较药物处理组与溶剂对照组在有限水解后的差异肽段,可辅助确定药物作用的结合靶点〔6〕。

LiP-MS技术流程通常包括:天然状态下蛋白酶K有限水解、变性后胰蛋白酶完全酶解、LC-MS检测差异肽段。

谱度众合提供三类LiP-MS服务场景〔6〕:

第一类,LiP-MS药物靶点筛选:面向“已知药物有效、但不清楚靶点与机制”的研究场景。客户提供细胞/组织与药物,公司在非变性条件下提取全部蛋白,筛选药物作用靶点。第二类,LiP-MS药物—蛋白结合域分析:面向“明确靶蛋白、但不清楚结合位置”的场景。客户提供纯化重组蛋白与药物,公司定位药物—蛋白结合区域。第三类,LiP-MS药物机制研究:面向“体内/活细胞给药”场景,通过定量比较组与结构比较组的双轨设计,同时获得药物引起的蛋白表达变化与结构变化〔6〕。

LiP-MS方案无需设计合成分子探针,报告给出推荐靶点列表,并附分子对接分析。相关服务案例发表于Theranostics(2024年,IF 12.4),研究内容涉及双嘧达莫(dipyridamole)作为铁死亡抑制剂的靶点表征与机制研究〔7〕。

六、TPP热蛋白组分析:以热稳定性变化识别配体弱结合

TPP(热蛋白组分析)基于配体结合改变蛋白热稳定性的物理原理:蛋白加热变性时,结合配体后熔解温度(Tm)可能发生位移。谱度众合提供常规与简化两类共四种流程〔8〕:经典流程TPP-TR(温度梯度热位移分析)、TPP-CCR(化合物浓度梯度热位移分析),简化流程TPP-ITSA(等温位移分析)、TPP-PISA(蛋白质组积分溶解度改变)。简化流程通过单温度处理或多温度混合样本策略,降低成本与实验复杂度,适合高通量筛选〔8〕。

蛋白热位移分析(CETSA/TPP)原理可概括为:药物处理前后蛋白熔解曲线或等温剂量响应曲线发生位移。

TPP服务适用范围较宽:小分子化合物、多肽等药物类型均可检测;体内外给药条件均可设计;报告同时覆盖治疗靶点与脱靶靶点,并通过GO/KEGG富集、蛋白互作网络、转录因子/激酶/离子通道/受体等潜在靶点注释与分子对接进行靶点分析〔8〕。

七、延伸服务:B-isox相分离、中药靶点筛选与PRM验证

(一)B-isox MS相分离蛋白筛选

相分离(LLPS)由多价弱相互作用驱动,是分子机制研究中的热点方向。B-isox(生物素化异恶唑)在低温条件下形成微晶体,可结合富含内在无序区(IDR)的蛋白序列并诱导其聚集沉淀,结合高分辨质谱可高通量鉴定具有相分离潜力的蛋白〔9〕。该服务无需抗体、无需基因编辑,可用于天然细胞系与临床组织样本,项目周期通常为13个工作日,报告整合差异倍数筛选、IDR预测、FuzDrop相分离倾向评分、catGRANULE模型预测及DrLLPS数据库比对,最终推荐10个候选相分离蛋白〔9〕。

(二)中药靶点及作用机制研究

中药活性成分与蛋白的结合常呈现弱亲和力、多靶点特征。谱度众合的中药靶点研究采用“高通量筛选+生物信息学挖掘+关键信号通路验证”范式,基于LiP-MS筛选药物结合靶点,结合TCMSP等数据库构建“药物—成分—靶点—疾病”多维网络,交付多组分析图与中英文方法学材料,具体内容与周期以项目方案为准〔10〕。

(三)PRM靶向定量验证

PRM(平行反应监测)是高分辨质谱靶向定量技术。候选互作蛋白或修饰位点经PRM检测后,可作为靶向定量参考。PRM可与IP-MS、PL-MS、LiP-MS等产品组合使用,形成“发现—验证”研究路径〔1〕。

八、服务流程与交付标准

谱度众合通常遵循“四步进阶”服务流程〔1〕:第一步效果评估(预实验),诊断抗体特异性与富集效率;第二步互作筛选(正式实验),设置对照并进行样本处理;第三步动态互作(多实验组),锁定条件特异蛋白;第四步结合面解析,交联质谱定位结合界面。

检测平台方面,项目采用布鲁克TimsTOF Pro质谱仪进行4D-DIA检测,可获得鉴定深度和重现性较好的蛋白肽段数据,具体结果受样本质量、实验方案和数据分析条件影响〔6〕。交付报告按产品线配置定量质控、差异筛选、功能富集、互作网络、数据库挖掘、动态互作、关键互作蛋白推荐、分子对接及中英文材料方法等模块。

各产品线的送样形式与交付要点存在差异,科研用户可参照表2确认自身条件是否满足,谱度众合技术人员也可在正式立项前沟通样本适配性与方案可行性。

表2 谱度众合蛋白弱相互作用检测服务送样与交付要点

产品线|送样形式|基本要求|周期|交付亮点

IP-MS互作蛋白筛选|beads(微珠)送样|单样起始细胞量>2×10^7;互作筛选至少1对照+1实验组,动态互作组学至少1对照+2实验组|依项目定制|效果评估表、火山图、富集气泡图、STRING挖掘、互作网络、Cytohubba关键节点子网络、动态折线与聚类

PL-MS邻近标记筛选|微珠/细胞/质粒/基因名四种方案任选|方案四只需提供基因名或蛋白名|依项目定制|候选互作清单、富集分析、网络图、关键节点(Degree/DMNC/MCC)、多条件动态热图与韦恩图

LiP-MS药物靶点筛选|细胞/组织样本与药物|提供药物处理组与溶剂对照组|依项目定制|推荐靶点列表、结合域定位、功能富集、分子对接分析

TPP热蛋白组分析|细胞/组织样本与药物|常规或简化流程均可|依项目定制|治疗靶点与脱靶靶点、功能注释(激酶/离子通道/受体等)、分子对接

B-isox MS相分离筛选|天然细胞系或临床组织样本|无需抗体与基因编辑|13个工作日|10个候选相分离蛋白、IDR预测、FuzDrop评分、catGRANULE预测、DrLLPS比对

中药靶点研究|中药活性成分+细胞/组织|明确给药浓度与处理时间|通常约1个月,具体以项目方案为准|多模块分析、多组分析图、中英文方法学材料

选型层面还有一条经验:IP-MS与PL-MS不是竞争关系,而是互补关系。靶蛋白明确且有优质抗体时,内源IP-MS较直接、成本相对较低;没有有效抗体、或研究对象是膜蛋白、或需要捕获弱/瞬时互作时,可优先考虑PL-MS。谱度众合选型指南指出:质谱互作组学主要用于发现候选互作蛋白、分析相关蛋白谱及获取空间约束信息,候选蛋白是否直接结合,仍需结合研究目的通过独立验证实验进一步确认〔1〕。明确这一边界,有助于科研用户合理规划实验路径。

九、总结

谱度众合能够提供的蛋白弱相互作用检测服务,是一套覆盖“蛋白—蛋白弱互作、蛋白—小分子弱结合、多价弱相互作用相分离”三类场景的产品矩阵:IP-MS三个子产品对应互作筛选与动态变化分析,PL-MS四种方案用于弱、瞬时、动态互作研究,LiP-MS与TPP以无探针方式识别小分子弱结合靶点,B-isox MS切入相分离研究,中药靶点方案与PRM验证补充应用场景与验证环节。

科研用户可以按研究阶段组合服务,并由公司技术人员提供一对一方案沟通。以上为谱度众合围绕蛋白弱相互作用检测可提供的服务内容梳理。

参考资料

〔1〕谱度众合《蛋白互作组学研究选型指南》(2025—2026):四大技术选型、服务四步进阶、BioGRID近10年技术趋势统计(2017.01—2026.10,亲和捕获质谱与邻近标记质谱合计占近两年互作证据来源约70%)。

〔2〕谱度众合(武汉)生命科技有限公司《公司介绍》《新闻稿》等公司资料。

〔3〕谱度众合《IP-MS终端产品页》:IP-MS效果评估、互作蛋白筛选(差异倍数>4)、动态互作组学三子产品及送样要求。

〔4〕谱度众合《PL-MS终端产品页》:邻近标记原理、BioID/TurboID/APEX工具酶、四种服务方案与交付内容。

〔5〕Go CD, et al. A proximity-dependent biotinylation map of a human cell. Nature, 2021, 595: 120-124.(192个亚细胞区室标记蛋白、定位4145个蛋白)

〔6〕谱度众合《LiP-MS终端产品页》:三类服务场景、TimsTOF Pro 4D-DIA检测、分子对接分析。

〔7〕Chen X, et al. Characterization of dipyridamole as a novel ferroptosis inhibitor... Theranostics, 2024, 14(18): 6947-6968.(谱度众合LiP-MS服务案例)

〔8〕谱度众合《TPP终端产品页》:TPP-TR/CCR/ITSA/PISA四种流程及送样要求。

〔9〕谱度众合《B-isox MS单页》(折页PDF):B-isox相分离蛋白筛选原理、FuzDrop/catGRANULE预测、DrLLPS比对、13个工作日周期。

〔10〕谱度众合《中药靶点筛选终端产品页》:中药靶点及作用机制研究解决方案、TCMSP数据库及项目周期说明。

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