药物靶标发现与筛选 (2)

Quantitative real-time RT-PCR of upregulated or downregulated genes randomly selected from the libraries of human normal SN (黑质)and PD's SN
Kim, J.-M. et al. DNA Res 2006 13:275-286
未转染受体
转染CSF受体
Science. 1998;281(5374):257-259
Granulocytic colony formation in response to SB 247464 in vitro.
Granulopoietic activity of SB 247464 in vivo.
首先从样品组织中提取mRNA ,在逆转录酶的作用下用 oligo ( dT) 作为引物进行RT -PCR 合成cDNA ,再选择 合适的载体构建cDNA 文库,对各菌株加以整理,将每一 个菌株的插入片段根据载体多克隆位点设计引物进行两 端一次性自动化测序,这就是EST 序列的产生过程。
Identification of PD-related genes
是:内含子切除是由26S rRNA前体自身催化的，而不是蛋
白质。
核酶的证实
为了证明这一发现，他们将编码26S rRNA前体DNA克隆到细
菌中并在无细胞系统中转录成26S rRNA前体分子。结果发现
这种人工制备的26S rRNA前体分子在没有任何蛋白质催化剂 存在的情况下，切除了前体分子中的内含子。这种现象称为
INH(异烟阱)-induced mRNA expression profiles monitored by microarray hybridization analysis.
用INH处理INH 敏感 的结核菌株(红:INH处 理的;绿:INH未处理的)
PNAS 1999; 96(22):
12833-12838.
Nat Rev Drug Discov 2006; 5: 387-398
Overview of the RNA interference supported target identificationHale Waihona Puke Baiduprocess
Nat Rev Drug Discov 2006; 5: 387-398
Chemical genetics as a tool for target site identification
32B:1–24
32B:HP2/HP1 32B:1–24-MM 32B:HP2/HP1-MM
TCGCACCTGTTCGAAGAACGTCAT
GCGCATATGCGCTCGCACCTGTTCGAAGAACGTCATGCGCGCG C TgGCtCCaGTaCGtAGtACcTCtT GCGCATATGCGCTgGCtCCaGTaCGtAGtACcTCtTGCGCGCGC
用INH处理INH 耐药的结核菌株 用乙硫异烟胺处理INH 耐药的结核菌株
Temporal profile of INH-induced expression of selected genes.
PNAS 1999; 96(22): 12833-12838.
Roles of INH-induced genes in the context of a proposed pathway for mycolic acid (结核环脂酸) biosynthesis.
Table 1. PS-ODNs targeting the M. tuberculosis 30, 32A, and 32B protein (分枝酰基转移酶)gene transcripts
mRNA target 5' 3' PS-ODN 5' 3'
30-kDa protein 30:1–24 30:HP2/HP1 30:1–24-MM 30:HP2/HP1-MM 32A-kDa protein AATCTTTCGGCTCACGTCTGTCAT GCGCATATGCGCAATCTTTCGGCTCACGTCTGTCATGCGCGCGC AtTCaTTtGGtTCtCGaCTcTCtT GCGCATATGCGCAtTCaTTtGGtTCcCGaCTcTCtTGCGCGCGC
PNAS 2007; 104（2): 4852-4857
E2-induced gene expression and the biological relevance of direct ER target genes
PNAS 2007; 104（2): 4852-4857
一、基因靶标
3、基因敲除（knock-out) 技术
PS-ODNs: antisense phosphorothioate oligodeoxyribonucleotides ; MM: 错配的核苷酸 HPS-ODNs: 5`-, 3`-hairpin-modified PS-ODNs 发夹修饰的反义寡核苷酸
Inhibition of M. tuberculosis growth by antisense HPS-ODNs specific for the 30/32-kDa protein gene complex.
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Cell death activity of differentially expressed genes in PD
Upregulated genes
Downregulated genes
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药物靶标发现与筛选
基因靶标 核糖核酸靶标 蛋白靶标
一、基因靶标
1、在基因数据库中搜寻药物靶标 （1）表达序列标志(expressed sequence tag, EST)数据库 （2）归纳逻辑设计程序
EST是从一个随机选择的cDNA 克隆进行5’端和3’端单一 次测序获得的短的cDNA 部分序列,代表一个完整基因 的一小部分,在数据库中其长度一般从20 到7000bp 不 等,平均长度为360 ±120bp 。EST 来源于一定环境下 一个组织总mRNA 所构建的cDNA 文库,因此EST也能说 明该组织中各基因的表达水平。
PNAS 1999; 96(22): 12833-12838.
The ChIP-DSL scheme
PNAS 2007; 104（2): 4852-4857
E2-induced gene expression and the biological relevance of direct ER target genes
Science. 1998;281(5374):257-259
一、基因靶标
5、低等生物功能基因组筛选
Drug entry route into C. elegans( 秀丽隐杆线虫)
Nat Rev Drug Discov 2006; 5: 387-398
The serotonergic synapse of C. elegans.
Phosphorylation of signaling proteins in cells treated with SB 247464 or G-CSF.
Science. 1998; 281(5374):257-259
The murine G-CSF receptor confers responsiveness to SB 247464.
Luo et al., Stem Cells 2010
Zhang et al., J Neurosci 2010
一、基因靶标
4、检测报告基因
把靶基因表达的调控序列与编码某种酶活性的基因 相连转导入细胞内,通过简单地检测酶活性的变化, 就可以反映化合物对转录因子和基因表达的作用性 质和程度。这种能间接反映基因转录水平的编码某 种酶活性的基因称为报告基因。
自我剪接(self-splicing)，这是人类第一次发现RNA具有催
化化学反应的活性，具有这种催化活性的RNA称为核酶。 Thomas Cech 因发现了核酶而获得1989年诺贝尔化学奖。
鸡的卵清蛋白基因初始RNA转录物的剪接
核酶种类: 1. 发卡状核酶 2. 锤头状核酶 3. I型内含子核酶 4. RnaseP核酶 5. 丁型肝炎病毒核酶
核酶:用于描述具有催化活性的RNA,即化学本 质是核糖核酸(RNA)， 却具有酶的催化功能。
核酶的发现: 1981年，Thomas Cech和他的同事在研究四膜虫的26S rRNA前体加工去除基因内含子时获得一个惊奇的发现∶内 含子的切除反应发生在仅含有核苷酸和纯化的26S rRNA前 体而不含有任何蛋白质催化剂的溶液中，可能的解释只能
Structure of SB 247464
Science. 1998;281(5374):257-259
Activity of G-CSF(粒细胞集落刺激因子) and SB 247464 in NFS60 cell luciferase assays
Science. 1998;281(5374):257-259
Nat Rev Drug Discov 2006; 5: 387-398
Chemical genetics as a tool for target site identification
Nat Rev Drug Discov 2006; 5: 387-398
二、核糖核酸靶标
1、 核酶技术
核酶(ribozyme)
成和体内表达两类。
反义寡核苷酸可用于基因沉默，所以是一种研究基因功能
的重要工具。大多数药物属于靶标基因（或疾病基因）的
抑制剂，因此反义寡核苷酸模拟了药物的作用，这功能丢 失（LOF)的研究方法比传统的功能获得（GOF)方法更具优 势。同时，那些在靶标实验中证明有效的反义寡核苷酸本 身还可以被进一步开发成为反义寡核苷酸药物。
32A:1–24
32A:HP2/HP1 32A:1–24-MM 32A:HP2/HP1-MM 32B-kDa protein
ACGAACCCTGTCAACAAGCTGCAT
GCGCATATGCGCACGAACCCTGTCAACAAGCTGCATGCGCGCG C AgGAtCCtTGaCAtCAtGCaGCtT GCGCATATGCGCAtGAtCCaTGcCAgCAtGCaGCtTGCGCGCGC
一、基因靶标
2、基因芯片技术
（1）普通基因芯片
（2）ChIP-DSL （coupling ChIP with a DNA selection and ligation strategy ），染色质 免疫沉淀/DNA选择连接技术
基因芯片（Gene Chip）通常指DNA芯片，其基本原理 是将指大量寡核苷酸分子固定于支持物上，然后与标 记的样品进行杂交，通过检测杂交信号的强弱进而判 断样品中靶分子的数量。基因芯片的概念现已泛化到 生物芯片（biochip）、微阵列（Microarray）、DNA 芯片（DNA chip），甚至蛋白芯片。
Relative growth rate of strains expressing ribozymes with DTA sequences as the 3′ exon
Nucleic Acids Res. 2002;30(24):e141
二、核糖核酸靶标
2、 反义寡核苷酸
反义寡核苷酸(antisense oligonucleotide, asON) 人 工合成的，与靶基因或mRNA某一区段互补的核酸片断，可 以通过碱基互补原则结合于靶基因/mRNA上,从而封闭基因 的表达。包括：反义DNA， 反义RNA， 其来源可有人工合
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Immunohistochemical staining for TH and alpha-tubulin in the SN of an MPTP mice model
TH
alpha-tubulin
Kim, J.-M. et al. DNA Res 2006 13:275-286; doi:10.1093/dnares/dsl016