超越单靶点!Biacore验证TMEM175双位点协同,开启神经退行治疗新范式

11 月 21, 2025

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帕金森病(PD)作为第二大神经退行性疾病,全球患者超600万,其病理核心α-突触核蛋白异常沉积的清除机制一直是研究难点。

跨膜蛋白175(TMEM175)的上调通过促进α-突触核蛋白聚集体的清除,具有改善帕金森病(PD)的潜力。理解TMEM175激动剂的结构基础对于揭示其PD治疗潜力至关重要。

近日,中山药物创新研究院、中国科学院上海药物研究所、南京中医药大学药学院及中南大学湘雅医院等13家单位联合在《Neuron》发表最新研究,首次解析人源TMEM175离子通道与三种激动剂的冷冻电镜结构,为基于结构的药物设计奠定了基础,并验证了TMEM175激动剂可有效降低病理性α-synuclein水平,为开发治疗PD的新型DMT提供了重要思路。

图1:文章截图
研究团队通过Biacore表面等离子共振(SPR)技术、系统性诱变、全内体溶酶体膜片钳技术及分子动力学模拟展开综合研究,研究结果一致表明DCY1020/1040结合在两个亚基的界面,诱导开放构象,而协同激动剂TUG-891进一步增强了这一构象,这些激动剂能促进病理性α-突触核蛋白的清除。

在帕金森病靶点TMEM175激动剂的研发中,精确测定小分子与靶蛋白的结合亲和力是优化先导化合物的关键一步。研究团队如何运用Biacore 8K系统,为DCY1020、DCY1040等候选分子提供关键的动力学数据支撑?

研究人员使用Biacore 8K SPR系统,对候选分子与TMEM175的结合进行了精准量化:

  • 芯片固定化:氨基偶联法,将经过peptidisc稳定化处理的TMEM175蛋白共价固定于CM5传感器芯片上,确保了靶蛋白在天然状态下的活性。
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    样品检测:将候选化合物DCY1020、DCY1040和TUG-891进行梯度稀释,以30 μL/min的流速进样,实时监测分子结合与解离过程。
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    数据分析:通过Biacore Insight专业软件进行动力学分析,获得结合亲和力(KD值)等关键参数,为结构优化提供明确方向。
Biacore数据清晰地证实了三种激动剂与TMEM175的特异性结合,且均未与空白peptidisc结合。这一发现为后续的冷冻电镜结构解析提供了关键的动力学数据支撑。正是基于这些精准的参数,研究团队成功揭示了TMEM175独特的“双位点协同激活”机制:DCY1020/1040结合于亚基界面诱导开放,而TUG-891在另一远离位点进一步稳定该构象。

图2:DCY1020与人类TMEM175结合

DCY1020未显示与peptidisc的结合

图3:DCY1040与人类TMEM175结合

DCY1040未显示与peptidisc的结合

图4:TUG-891与人类TMEM175结合

TUG-891未显示与peptidisc的结合

正是基于这些精准的结合参数,研究团队得以成功捕获TMEM175在激动剂作用下的开放构象,从而在原子层面直观揭示了其独特的“双位点协同激活”机制。

由此可见,此项研究成功地将精准的动力学数据(Biacore)、清晰的原子结构(Cryo-EM)与可靠的功能验证相结合,完整地诠释了TMEM175的激活机制。这不仅为帕金森病的药物开发指明了新方向,也再次证明,多技术平台的紧密协同,是攻克复杂靶点、推动源头创新的有效路径。

从TMEM175双位点协同机制的突破性解析,到帕金森病疾病修饰治疗新路径的开辟,Biacore始终以“分子互作金标准”的硬核实力,为科研创新注入关键动能。从靶点验证初筛阶段锚定有效方向,到候选分子优化时实现精准迭代,再到生产质控环节保障产品稳定性,每一步都以可靠数据筑牢创新根基。

无论是破解病理谜题,还是推动药物的临床转化,Biacore都如科研路上的“精准导航仪”,助力科学家突破技术瓶颈。以技术创新赋能基础研究,以全流程支撑加速药物落地,最终让更多像帕金森病这样的难治性疾病患者看到希望,持续为生命科学进步与人类健康保驾护航。