化学蛋白组学中的化学探针技术及应用

在生命科学研究中，蛋白质的表达量并不等同于其功能状态。蛋白组学虽然揭示了蛋白质在不同条件下的丰度变化，但却难以深入捕捉“活性状态”的蛋白群体。为此，化学蛋白质组学（Chemical Proteomics）应运而生。其中，化学探针技术（Chemical Probes Technology）是该领域的关键支撑手段。通过设计具特异性反应能力的化学探针，研究者可以在复杂生物体系中对活性蛋白进行选择性标记与富集，配合质谱平台，实现精准的功能蛋白组分析。

 

一、化学探针的组成与工作机制

化学探针通常包含以下三个核心组成：

1、识别基团（Recognition Moiety）：识别并结合蛋白质的活性位点，通常模仿底物结构或结合位点残基

2、反应基团（Reactive Warhead）：与靶蛋白共价结合，确保标记的稳定性

3、报告基团（Reporter Tag）：用于后续富集或检测，如生物素、荧光团、放射性标记或点击化学适配基团（如炔基）

通过上述模块协同作用，化学探针可实现对活性酶或功能蛋白的高选择性标记，在不影响内源表达谱的前提下揭示功能动态。

 

二、主流化学探针分类及特点

1、活性位点标记型探针（Activity-Based Probes, ABPs）

ABP 是应用最广泛的一类化学探针，广泛用于丝氨酸水解酶、半胱氨酸蛋白酶、蛋白酪氨酸磷酸酶等功能酶类研究。 常用探针类型包括： 

（1）氟磷酸酯类（Ser Hydrolase）

（2）碘代酰胺、氰基丙烯酰胺类（Cys Protease）

（3）苯膦酸衍生物（Phosphatase）

 

2、Click Chemistry适配型探针

这类探针通常先通过小分子前体标记靶蛋白，后续再通过点击化学反应（如CuAAC）连接可视化或富集标签。 适用于对探针干扰敏感的实验体系。 

优点包括：

（1）降低分子量，提高细胞通透性

（2）可灵活引入不同的荧光/生物素标签

 

3、Photoaffinity Probes（光亲和探针）

用于捕获蛋白-小分子互作，通常含有光敏反应基团（如芳香重氮、苯酮），通过紫外照射激活后与蛋白交联。

适用于：

（1）小分子药物靶点发现

（2）药理机制解析

 

三、化学探针技术的典型应用

1、活性蛋白谱构建

化学探针允许研究者在原位标记活性蛋白，结合质谱定量分析可构建细胞或组织的“活性蛋白图谱”，揭示调控网络中真正起作用的功能节点。

 

2、靶标验证与小分子筛选

通过探针竞争实验，可以对候选小分子药物的靶标结合能力进行功能验证，为先导化合物的筛选和优化提供数据支持。

 

3、动态信号通路监测

在不同刺激或处理条件下，借助化学探针可追踪特定酶活性随时间变化的轨迹，辅助建立更真实的生物学模型。

 

百泰派克生物科技化学探针技术平台

百泰派克生物科技依托自身在蛋白组学与有机合成双重领域的深厚积累，已建立完备的化学探针技术平台，涵盖：

• 探针设计与合成：依据靶点结构快速设计识别-反应-报告模块

• 高通量标记与富集流程：基于Click Chemistry与自动化磁珠富集

• 高分辨率质谱平台：Orbitrap Exploris、Fusion Lumos等设备全面支持

• 生物信息学分析：定量活性蛋白挖掘、通路富集、竞争指数计算等

此外，我们支持客户开展特定机制下的新型探针定制开发，协助项目从基础研究顺利推进至靶点验证与成药性评估阶段。

 

化学探针技术作为功能蛋白质组学的重要组成部分，正为蛋白质功能研究提供更高分辨率和更强特异性的检测策略。无论是在机制解析、疾病标志物发现，还是药物靶点筛选中，该技术都展现出重要应用潜力。 如果您正探索靶点蛋白、活性机制或功能调控，欢迎联系百泰派克生物科技，我们将以创新的探针策略和专业分析能力，为您的科研项目赋能。

 

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