代謝物組是器官或細(xì)胞內(nèi)小分子代謝產(chǎn)物的集合，被用于診斷或預(yù)測(cè)疾病的生物標(biāo)志物。然而，代謝物不僅是機(jī)體表型的標(biāo)志物，還可與蛋白直接結(jié)合調(diào)控蛋白功能，改變疾病相關(guān)信號(hào)通路，影響疾病進(jìn)展。
Markus Rinschen et al. Nat Rev Mol Cell Biol. 2019
通過發(fā)現(xiàn)代謝物的直接作用靶點(diǎn)用以解釋代謝物的功能已成為高水平研究的標(biāo)配，在此列出了部分針對(duì)代謝物的直接作用靶點(diǎn)的文章。
其中近期值得關(guān)注的是：
1）2022年8月，哈佛大學(xué)Marcia C. Haigis 團(tuán)隊(duì)在Science 上發(fā)表研究發(fā)現(xiàn)，D-2-羥基戊二酸通過抑制乳酸脫氫酶LDH，改變CD8+T細(xì)胞的NAD/NADH穩(wěn)態(tài)平衡，抑制CD8+T細(xì)胞糖酵解，破壞CD8+T細(xì)胞抗腫瘤作用。
2）2022年9月，中國(guó)科學(xué)院歐陽(yáng)波/溫茂榮與天津醫(yī)科大學(xué)的王樹清等人合作在Science Advances上發(fā)表研究發(fā)現(xiàn)，膽固醇可以與PD-L1跨膜結(jié)構(gòu)域上的兩個(gè)CRAC基序識(shí)別并結(jié)合，從而增加PD-L1的穩(wěn)定性，可能有助于腫瘤細(xì)胞逃避免疫監(jiān)視。
3）2022年9月，香港大學(xué)徐愛民團(tuán)隊(duì)在Nature Communications上發(fā)表研究發(fā)現(xiàn)，脂肪細(xì)胞釋放乳酸通過直接靶向巨噬細(xì)胞PHD2，進(jìn)而穩(wěn)定和反激活HIF-1α，在脂肪組織巨噬細(xì)胞極化和脂肪炎癥反應(yīng)中起中介作用。
4）2022年10月，廈門大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院林圣彩院士、鄧賢明教授團(tuán)隊(duì)合作，在 Nature Metabolism 期刊發(fā)表研究發(fā)現(xiàn)，新型的AMPK激活劑—Aldometanib通過阻斷與果糖-1,6-二磷酸與醛縮酶（Aldolase）的結(jié)合，特異性激活溶酶體AMPK。
那么如何開展這樣的高水平研究呢？在此解析一篇達(dá)吉特母公司華盈生物合作者發(fā)表的文章以供參考：
案例
FBP靶向PKM2治療自然流產(chǎn)
2022年2月，Science Advances（IF=14.957）雜志以“Fructose-1,6-bisphosphate prevents pregnancy loss by inducing decidual COX-2+ macrophage differentiation”為題發(fā)表研究揭示了1，6-二磷酸果糖（FBP）調(diào)控自然流產(chǎn)的關(guān)鍵分子機(jī)制。研究者對(duì)原代培養(yǎng)的正常健康者的子宮內(nèi)膜基質(zhì)細(xì)胞（ESCs）和正常妊娠期人群的蛻膜細(xì)胞（dscs）進(jìn)行代謝組學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)了很多糖代謝途徑的產(chǎn)物發(fā)生了顯著變化，尤其是1，6-二磷酸果糖（fructose-1,6-bisphosphate ，F(xiàn)BP）在蛻膜細(xì)胞中顯著升高（圖1A）。隨后臨床樣本、小鼠實(shí)驗(yàn)均證明FBP是成功妊娠的關(guān)鍵作用因子（圖1B）。接著通過收集了正常ESCs和FBP處理的ESCs的細(xì)胞上清進(jìn)行了抗體芯片實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)FBP可以顯著增加ESCs分泌IL-27（圖1C）。進(jìn)一步為了弄清楚FBP是如何調(diào)控IL-27的分泌，研究者通過WB發(fā)現(xiàn)FBP影響ERK/c-FOS通路（圖1D），并通過20K人類蛋白組芯片發(fā)現(xiàn)FBP通過PKM2/ERK/c-FOS通路調(diào)控IL-27分泌，并且FBP可能是通過直接靶向PKM2蛋白發(fā)揮作用的（圖1E、F）。
圖1 FBP靶向PKM2調(diào)控ERK/c-FOS/IL-27信號(hào)治療自然流產(chǎn)
總結(jié)與討論
1、代謝物的確定
通過統(tǒng)計(jì)代謝物小分子的直接作用靶點(diǎn)我們可以發(fā)現(xiàn)，大部分高水平研究的代謝物聚焦于三羧酸循環(huán)和糖酵解途徑中的代謝產(chǎn)物，如葡萄糖、果糖-1,6-二磷酸、D-2-羥基戊二酸、乳酸、丙酮酸、葡萄糖醛酸、1-5脫水葡萄糖醇等，部分研究聚焦于其它代謝小分子如膽固醇、丁酸等。
在此，達(dá)吉特可通過代謝組學(xué)技術(shù)幫助大家實(shí)現(xiàn)相關(guān)代謝物的確定：1）有機(jī)酸和TCA循環(huán)類物質(zhì)檢測(cè)，包括葡萄糖、乳糖、丙酮酸、琥珀酸等13種代謝物prevents； 2）能量代謝類物質(zhì)檢測(cè)列表，包括糖酵解、戊糖磷酸途徑、TCA循環(huán)、其prevents他氨基酸等26種代謝物；3）Q300：達(dá)吉特推薦的全靶向代謝芯片專利技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)300+關(guān)鍵代謝物進(jìn)行廣泛篩選和絕對(duì)定量，幾乎覆蓋95%的經(jīng)典代謝通路。檢測(cè)代謝物種類包含氨基酸（60+種）、有機(jī)酸（30+種）、脂肪酸（65+種）、糖類（25+種）、膽汁酸（50+種）、肉堿（20+種）、苯基或芐基衍生物（25+種）、吲哚（5+種）等。
2、代謝物小分子的直接靶點(diǎn)篩選與驗(yàn)證
在確定代謝物小分子以后，可通過20K人類蛋白質(zhì)組芯片、Pull down+MS、DARTS+MS等技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)代謝物直接靶蛋白的篩選，進(jìn)一步可通過分子對(duì)接、SPR、ITC、CETSA、Pulldown+WB等方法進(jìn)行驗(yàn)證，而其中最常用的驗(yàn)證手段為SPR。
達(dá)吉特同樣提供代謝小分子后續(xù)相匹配的直接靶點(diǎn)篩選及驗(yàn)證服務(wù)，通過“代謝組學(xué)+20K芯片+SPR”為大家解決差異代謝物篩選及其直接靶點(diǎn)篩選和驗(yàn)證的問題。
相關(guān)文獻(xiàn)
Zhou WJ, Yang HL, Mei J, et al. Fructose-1,6-bisphosphate prevents pregnancy loss by inducing decidual COX-2 + macrophage differentiation. [J]. Sci Adv. 2022;8(8):eabj2488.
