【Nucleic Acids Res】Use of a small molecule microarray screen to identify inhibitors of the catalytic RNA subunit of Methanobrevibacter smithii RNase P
 
采用小分子微阵列技术筛选甲烷短杆菌（Msm）核糖核酸酶P（RNase P）RNA催化亚基的抑制剂
 

 

 
研究背景
 

人类基因组 98% 转录产物为非编码 RNA（ncRNA），参与基因调控、细胞周期等核心过程，其失调与癌症、神经退行性疾病直接相关，是新型药物靶点。
 
核糖核酸酶P（RNase P）是一种必需且贯穿所有生命域（细菌、古菌、真核生物）的酶，通过剪切5'端前导序列以催化前体tRNA 的成熟。在核糖核蛋白（RNP）形式的RNase P 中，RNA 亚基（RPR）具有催化活性，其结构有保守的催化核心、多样化的外周元件，这种结构多样性、必要性和低拷贝数的特点，使 RNase P 成为理想的药物靶点。
 
现有RNase P抑制剂如氨基糖苷类及其衍生物、亚甲蓝等酚噻嗪类衍生物、六乙酸酯衍生物及蒽醌类色素。其中氨基糖苷、酚噻嗪为非特异性混杂结合试剂，RNA 靶向选择性差；六乙酸酯及蒽醌类仅可抑制细菌 RNase P，无法直接靶向催化核心 RPR。因此，寻找新型、有效的RNase P小分子化合物抑制剂迫在眉睫。
 
作者单位：美国国家癌症研究所
期刊：Nucleic Acids Research
发表年份：2025年
样本：甲烷短杆菌（Msm）RPR
芯片类型：小分子化合物芯片
芯片扫描分析仪：法国InnoScan 1100 AL微阵列生物芯片扫描分析仪

 

 
研究方法

甲烷短杆菌（Msm），广泛存在于肠道中且与多种疾病有关。作者首先将Msm RPR 克隆到pBT7质粒表达载体中，并生成 5'-3'延伸变体，通过 T7 RNA 聚合酶进行体外转录反应合成RNA，将其存储在- 20°C 备用。
 
随后使用英国ArrayJet微阵列生物芯片点样仪将7300种商品化小分子化合物点印到玻片上，形成高密度化合物微阵列，PBST缓冲液清洗后，孵育Cy5标记的Msm RPR以及对照buffer，结果通过法国Innopsys激光共聚焦荧光微阵列生物芯片扫描分析仪 InnoScan 1100 AL进行小分子化合物芯片扫描和数据分析（激发波长635 nm）。
 
研究发现只有在高浓度的Mg2+作用下，RPR才具有活性，并从中筛选出48种特异性结合的小分子化合物，其大多数是二芳基哌替啶类及其类似物（如图1）。

 

 
在发现的48种小分子化合物中有22种可以直接商品化购买，随后对其进行Msm RPR活性分析，结果显示只有化合物M1和M10对RPR有抑制效果，分别抑制30%和12%。同时，通过结构设计和优化对M1进行高纯度合成，对商品M1comm和合成品M1syn进行抑制常数的分析比对，得到抑制常数KI值分别为49±13和17±1μM，合成品的抑制效果更好。
 
随后对合成的M1与 Msm RPR进行表面等离子共振成像（SPRi）的结合亲和力检测，结果发现小分子化合物M1，能够抑制Msm RPR的活性，测得结合常数为8±3μM。

 

 
研究结论

本研究发现二芳基哌啶化合物M1对 Msm RPR具有良好的抑制作用，且对其结构类似的Pfu RPR无抑制效果，展现出良好的选择性。
 
联合小分子化合物微阵列（SMM）筛选、荧光生物芯片扫描分析和非标记表面等离子共振成像（SPRi）技术，成功筛选出与Msm RPR结合的小分子化合物，为RNA靶向药物研发提供了新的技术手段和思路。通过小分子化合物微阵列芯片筛选，可以更高效地从大量化合物中筛选出潜在的RNA结合分子，有助于发现更多针对结构化RNA的小分子抑制剂，进一步推动靶向RNA药物的发展。
 
原文链接： https://doi.org/10.1093/nar/gkae1190

 
法国Innopsys微阵列生物芯片扫描分析仪

Innoscan 710/710IR；Innoscan 910；Innoscan 1100AL

 
扫描高密度的微阵列生物芯片，用于小分子化合物/蛋白质/多肽/核酸/多糖超高通量筛选

• 高灵敏度：激光实时共聚焦光路，独立线性PMT检测器
• 高分辨率：最高可达 0.5 μm/pixel
• 高信噪比：线扫描方式，图片无拼痕无需阴影矫正，有效降低光漂白现象及信号损失
• 快速扫描：多个激光光路同时扫描，多个PMT同步检测
 
应用方向：
• 基因组学：寡核苷酸、核酸芯片对基因功能分析、基因表型分析、基因突变等
• 蛋白质组学：蛋白、抗体芯片对蛋白表达水平检测、功能蛋白筛选、蛋白质互作研究等
• 糖组学的：糖芯片、糖蛋白芯片进行糖功能学、糖蛋白、植物凝集素等研究
• 化合物：小分子化合物芯片进行配体筛选、药物研发、疾病靶点筛选
• 细胞组织芯片：细胞代谢机制、 信号传导机制；组织间蛋白表达差异等
• scWest单细胞蛋白免疫印迹芯片
 
环亚生物科技（APG BIO）作为英国ArrayJet公司中国区独家代理，为客户提供芯片点样以及高通量筛选的整体解决方案和服务。