什么是ABPP？它为何正在颠覆功能蛋白组学？

一、什么是ABPP？

ABPP（Activity-Based Protein Profiling，活性基础蛋白质谱分析）是基于化学探针的蛋白质组学技术，专门用于检测酶类蛋白的“活性状态”，而非仅仅关注其表达水平。ABPP使用活性探针（Activity-Based Probes, ABPs），这些探针能选择性、共价地标记活性酶的催化位点，从而在复杂样本中识别出真正“有功能”的酶。它将化学生物学、蛋白质组学和酶学紧密结合起来，特别适用于研究酶功能、筛选药物靶点、比较不同生理/病理状态下的酶活性差异。

 

其基本原理是：通过设计可与酶活性位点形成共价结合的化学探针，只在酶具有活性的情况下才被标记，从而实现对酶“活性状态”的选择性识别。ABPP探针的三个核心组成部分：

1、Warhead（反应基团）：负责与酶的活性位点发生共价反应；

2、Linker（连接臂）：提供结构灵活性，减少空间干扰；

3、Reporter（报告基团）：用于荧光成像、亲和纯化或质谱识别。

 

二、ABPP为何正在颠覆功能蛋白组学？

蛋白质组学方法（如label-free定量、iTRAQ、TMT等）主要关注蛋白质的丰度或表达水平，但存在一个关键盲点：

“蛋白存在 ≠ 蛋白有功能。”

很多酶即使在细胞中高度表达，也可能处于失活状态（如被磷酸化抑制、构象锁定或与抑制因子结合），蛋白组学方法难以区分。而ABPP能解决这个痛点，其颠覆性优势主要体现在以下几个方面：

 

1、强调“活性”而非“丰度”

ABPP通过共价探针，只标记催化活跃的酶，而非全部表达出来的酶。这一点特别重要，因为酶的催化功能才是其真正的生物学角色。例如，一种癌症相关蛋白酶即使高表达，也可能因构象锁定而完全失去功能——蛋白组学方法将其误判为活跃，而ABPP能准确区分。

 

2、特异性高、功能靶向性强

通过针对不同酶家族设计不同的warhead，ABPP可以靶向识别特定类型的酶，如：

（1）丝氨酸水解酶（Serine Hydrolases）

（2）半胱氨酸蛋白酶（Cysteine Proteases）

（3）金属蛋白酶（Metalloproteases）

（4）去酰化酶（Deacetylases）

（5）酯酶、脂酶、硫酸酯酶等

 

3、适用于复杂样本和原位成像

ABPP可在细胞裂解液、组织样本，甚至活体细胞和动物模型中进行。例如，带有荧光标签的探针可用于细胞中活酶的成像，研究其空间分布；生物素标签探针则可用于拉下活性酶并结合质谱进行鉴定。

 

4、与药物筛选天然适配

ABPP可用于药物靶点验证和筛选，通过竞争性标记实验（competitive ABPP）识别小分子是否能有效抑制某靶点酶的活性。例如，将待筛选化合物加入样本后，如果目标酶活性显著下降，说明药物可能成功结合了酶的活性位。

 

三、ABPP技术的核心流程

1、选择或合成活性探针

• 根据酶类型设计warhead；

• 报告基团可选择荧光、biotin或alkyne。

 

2、样本处理

• 裂解细胞或组织；

• 也可进行活细胞或原位组织处理。

 

3、探针孵育

• 控制好温度、时间、浓度；

• 添加抑制剂进行竞争实验。

 

4、纯化与检测

• 可通过点击化学（Click chemistry）结合富集；

• 检测方式包括SDS-PAGE、Western blot、LC-MS/MS等。

 

5、数据分析

• 可定性判断活性酶种类；

• 可定量比较不同处理间活性变化（如药物处理前后）。

 

四、技术融合推动ABPP走向多维功能组学

近年来，ABPP正不断向多维组学平台融合迈进。例如，通过与质谱定量技术（如TMT、DIA）结合，可实现酶活性的高通量定量；与转录组、代谢组或空间组学联动，可揭示酶活性在时间和空间上的动态变化。此外，基于“click chemistry”的探针设计，使ABPP适用于原位成像和活体研究，逐渐从体外实验走向精准生物医学研究的前沿。

 

ABPP正在颠覆功能蛋白组学的原因在于：它突破了“表达即功能”的思维局限，从“活性”这个维度重新定义了蛋白质的功能状态。它不仅提高了对蛋白质功能调控机制的解析能力，也极大地推动了药物筛选、疾病标志物发现和精准医疗的发展。百泰派克生物科技作为国内领先的功能蛋白组学技术服务商，已构建起完善的ABPP实验平台，涵盖探针合成、样本处理、点击化学反应、高通量质谱分析及生信解读一体化服务。依托自主研发的高活性化学探针库和先进的质谱平台，百泰派克致力于为科研客户提供高质量、定制化的酶活性组学解决方案，助力生命科学研究更进一步。

 

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