近日，我所生物分离与界面分子机制创新特区研究组（18T7组）卿光焱研究员团队在前期工作（J. Am. Chem. Soc.，2020；Anal. Chem.，2021）的基础上，开发了一种无标记、通用、实时、高通量监测酪氨酸磷酸化的新方法。该研究为激酶抑制剂筛选、癌症靶向药物研发提供了新的方法。
蛋白在各种激酶的催化下，发生磷酸化反应，蛋白磷酸化异常与许多疾病有关，特别是癌症、神经疾病和代谢疾病等。激酶已经成为制药行业在癌症领域最重要的药物靶点类别，截至5月，美国食品药品管理局批准的小分子蛋白激酶抑制剂已有71种，集中在40多个激酶靶标。
靶向激酶抑制剂一直是全球药物开发和销售的热点。建立高灵敏度、高通量的激酶活性检测方法对于深入了解细胞信号转导的分子机制、疾病临床诊断，以及靶向药物的开发具有重要意义。主流的检测方法是放射性同位素标记法及酶联免疫测定法，这两种方法均有其固有的缺陷，特别是它们的价格十分昂贵，造成药物筛选成本居高不下，开发无标记、通用、低成本和高通量的激酶抑制剂筛选方法，能够显著推动抗癌靶向药物的研发。
与主流方法不同的是，基于荧光的方法具有灵敏度高、操作便捷、重现性好、多样性、原位分析等优点。本工作中，该团队设计并合成了一种独特的半花菁标记的2-(2'-羟基苯基)-4-甲基噁唑荧光分子。该分子与Cu2+离子结合后，发生构型的冻结；再加入磷酸化肽时，发生“冻结—自由转动”的转变，对应荧光发生“OFF–ON”的转换。该识别体系对丝氨酸、苏氨酸或酪氨酸上修饰的磷酸化位点表现出高度敏感和选择性的响应。研究发现，通过引入Ca2+干扰作为输入，执行简单的逻辑门操作，可以实现对酪氨酸磷酸化的特异性识别。这种磷酸化检测方法对各种肽序列或激酶均具有通用性，并且不涉及到繁琐的标记、纯化和后处理过程，操作非常便捷，且通量高，实时性好。相对于传统的检测方法，该方法的成本大幅度降低，筛选成本仅为主流32P ATP同位素标记方法的1/10。因此，在大规模激酶抑制剂筛选中具有潜力，有望用于靶向抗癌药物的研发。
相关研究成果以“Label-free, Versatile, Real-time, and High-throughput Monitoring of Tyrosine Phosphorylation Based on Reversible Configuration Freeze”为题，于近日发表在中国化学会旗舰期刊CCS Chemistry上。该工作的第一作者是我所18T7组博士研究生常永新。上述工作得到国家自然科学基金、我所创新基金、辽宁省兴辽英才计划等项目的支持。（文/图 常永新、卿光焱）
