基于半抗原免疫亲和垂钓技术鉴定脑出血小鼠脑组织中三七皂苷的蛋白靶点AIF1

Identification of AIF1 as a protein target of notoginsenosides in brain tissue of mice with intracerebral hemorrhage based on hapten immunoaffinity fishing technique.

作者信息Feiyan Chen, Wei Qin, Qianlin Li, Chu Li, Cuihua Chen, Lin Chen, Qi Yao, Zhu Zhu, Yunan Zhao
PMID40621072
发布时间2025-07
DOI10.1016/j.jgr.2025.04.001

实验完整度

包含基于HIAF的靶点筛选、BLI结合验证、分子对接与定点突变功能验证等相互独立的证据层级。

主要模型

小鼠脑出血模型 AIF1重组蛋白及突变体 大鼠免疫模型

重点核对

小鼠脑出血模型:雄性C57BL/6J小鼠,6-8周龄,22-25 g,采用胶原酶注射诱导 HIAF孵育条件:脑匀浆与三七皂苷混合物(每种10 μM)或DMSO(0.4%)孵育30分钟 BLI结合实验:AIF1固定于Ni-NTA生物传感器,CK浓度梯度(100, 50, 25, 12.5 μM) 定点突变:AIF1突变体(K53A, L122P, E125A)及野生型蛋白表达与纯化 BLI动力学分析:亲和力KD值(野生型4.33±0.17E-6 M,突变体分别为6.86±0.21E-5 M、1.13±0.12E-4 M、2.11±0.15E-2 M)

摘要

背景:脑出血(ICH)是一种致死性卒中,具有高死亡率或致残率。尽管近期研究表明三七在脑出血治疗中具有疗效,但尚不清楚其发挥这些优势可能靶向哪些蛋白质。方法:首先,通过用人参皂苷Rh1-mcKLH结合物免疫大鼠,制备了抗三七皂苷的多克隆抗体。其次,使用基于LC-MS的半抗原免疫亲和垂钓(HIAF)技术鉴定了ICH小鼠脑组织中三七皂苷的潜在靶蛋白。第三,将疾病靶点数据库与这些蛋白质求交集。第四,采用生物层干涉法(BLI)、分子对接和定点突变验证同种异体移植炎症因子1(AIF1)作为三七皂苷的蛋白靶点。最后,进行生物信息学分析以检查AIF1的生物学特征。结果:通过基于LC-MS的HIAF,将鉴定的蛋白靶点与疾病靶点数据库求交集,发现了一个潜在的三七皂苷蛋白靶点AIF1。BLI分析显示,化合物K(CK)与AIF1具有最高的直接相互作用,平均位移值为0.1091 nm。随后,定点突变、分子对接和BLI动力学分析表明,CK特异性结合AIF1,亲和力值为4.33 ± 0.17E-6 M,且显著依赖于残基L122和E125。生物信息学分析显示,AIF1及其直接相互作用蛋白与小胶质细胞活化相关。结论:我们的研究提出了一种筛选天然小分子蛋白靶点的新技术,并成功鉴定AIF1为三七皂苷的蛋白靶点,为进一步研究靶向AIF1治疗ICH提供了化学和生物学基础。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
三七皂苷在脑出血小鼠脑组织中发挥抗ICH作用的蛋白靶点是什么?
核心机制
三七皂苷代谢物CK可能通过靶向AIF1影响小胶质细胞活化,从而改善脑出血。
主要证据
通过LC-MS-based HIAF筛选并鉴定AIF1为三七皂苷的潜在蛋白靶点,BLI、分子对接和定点突变验证CK与AIF1的直接结合,其中L122和E125是关键残基。
研究意义
为研究三七皂苷改善脑出血的机制以及开发靶向AIF1的小分子化合物提供了基础。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

制备三七皂苷多克隆抗体

获得能够识别三七皂苷的抗体,用于后续免疫亲和垂钓。

通过高碘酸盐氧化法制备Rh1-mcKLH和Rh1-BSA偶联物,免疫SD大鼠获得抗血清,纯化后通过ELISA验证抗体效价和交叉反应性。

2

HIAF筛选潜在靶蛋白

从脑出血小鼠脑组织中筛选与三七皂苷结合的蛋白。

将ICH小鼠脑组织匀浆与三七皂苷混合物或DMSO孵育,用抗体偶联的Protein A磁珠进行免疫沉淀,洗脱后通过label-free LC-MS鉴定差异蛋白。

3

疾病靶点数据库交集分析

筛选与脑出血和脑缺血相关的潜在靶点。

从OMIM和Genecards数据库获取脑出血和脑缺血相关基因,与HIAF筛出的七种蛋白求交集,得到AIF1。

4

BLI验证直接相互作用

验证三七皂苷及其代谢物与AIF1的直接结合能力。

通过BLI技术,固定AIF1于Ni-NTA传感器,检测多种三七皂苷和苷元的结合,选择结合最强的CK进行动力学分析。

5

分子对接预测结合位点

预测CK与AIF1的结合模式和关键氨基酸残基。

使用Schrödinger软件,利用AIF1晶体结构(PDB ID: 1WY9)和CK的3D结构进行分子对接,分析结合位点。

6

定点突变验证关键残基

验证预测的关键氨基酸残基对CK与AIF1结合的重要性。

构建AIF1突变体(K53A, L122P, E125A),表达纯化后通过BLI动力学分析测定与CK的亲和力。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
三七皂苷R1Shanghai Yuanye Biotechnology Co., Ltd.--
人参皂苷Rb1Shanghai Yuanye Biotechnology Co., Ltd.--
人参皂苷Rg1Shanghai Yuanye Biotechnology Co., Ltd.--
人参皂苷F1Shanghai Yuanye Biotechnology Co., Ltd.--
人参皂苷Rh2Shanghai Yuanye Biotechnology Co., Ltd.--
人参皂苷Rh1Shanghai Yuanye Biotechnology Co., Ltd.--
人参皂苷RdShanghai Yuanye Biotechnology Co., Ltd.--
化合物KShanghai Yuanye Biotechnology Co., Ltd.--
20(S)-原人参二醇Shanghai Yuanye Biotechnology Co., Ltd.--
25-羟基原人参二醇Shanghai Yuanye Biotechnology Co., Ltd.--
Imject mcKLHThermo Fisher Scientific--
弗氏完全佐剂Thermo Fisher Scientific--
弗氏不完全佐剂Thermo Fisher Scientific--
牛血清白蛋白Solarbio Science & Technology Co., Ltd--
ELISA试剂盒Elabscience Biotechnology Co., Ltd.--
抗体纯化试剂盒AmyJet Scientific Inc.KA1595
VII型胶原酶Sigma-AldrichC0773
蛋白A磁珠BeyotimeP2102
山羊抗小鼠二抗文中未明确说明--
TMB底物溶液文中未明确说明--
ELISA终止液文中未明确说明--
Ni-NTA生物传感器文中未明确说明--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型建立
小鼠品系、性别、体重、周龄、麻醉剂量、胶原酶剂量与注射位点、环境温度
阅读提示:方法2.2
多克隆抗体制备
免疫原偶联方法、大鼠品系、免疫剂量和佐剂、免疫周期、抗体纯化方法、ELISA效价和交叉反应性
阅读提示:方法2.3-2.6
HIAF实验
脑组织制备、药物浓度、孵育时间、抗体和磁珠用量、洗涤和洗脱条件、LC-MS参数
阅读提示:方法2.7-2.8
BLI结合实验
AIF1固定方式、小分子浓度、温度、结合和解离时间、动力学分析
阅读提示:方法2.12, 图4
定点突变与蛋白表达
突变位点、表达载体、表达菌株、诱导条件、蛋白纯化方法
阅读提示:方法2.10-2.11, 补充方法