一篇最新综述文章强调了正在演进的质谱技术方法学，这些方法正在重塑膜蛋白药物靶点的配体发现和机制表征。《LCGC国际》采访了该文章的两位作者Andrew Reiter和Dina Schuster，探讨了这些方法学。
膜蛋白在细胞信号传导、物质运输和细胞间通讯中发挥核心作用，代表了众多临床相关药物靶点，但其低丰度和高疏水性使其难以进行药理学研究和应用。质谱技术的最新进展通过实现高通量配体筛选、靶点识别和结合位点解析，革新了以膜蛋白为重点的药物发现，无需进行大量蛋白质纯化。亲和选择质谱和新兴的天然质谱方法可直接从类原生膜环境中提供膜蛋白-配体相互作用、蛋白质异构体特异性和脱靶效应的详细高分辨率洞察。
发表在《药理学科学趋势》的最新综述文章(1)重点介绍了正在演进的质谱技术方法学，这些方法正在重塑膜蛋白药物靶点的配体发现和机制表征。《LCGC国际》采访了该文章的两位作者Andrew Reiter和Dina Schuster，探讨了这些方法学。
膜蛋白的主要生理功能是什么？为什么它们被视为有吸引力的药物靶点？
膜蛋白具有多种功能，包括信号转导、离子和营养物质运输、生化反应催化以及细胞间通讯和黏附。它们在细胞通讯和调控中占据核心地位，且通常可从细胞外环境接触，因此成为极具吸引力的药物靶点。
哪些类别的膜蛋白最受美国食品药品监督管理局批准药物的青睐？原因是什么？
超过50%的美国食品药品监督管理局批准的小分子药物或生物治疗药物靶向整合膜蛋白，其中约30%靶向G蛋白偶联受体，其次是电压门控离子通道（8%）、配体门控离子通道（7%）和转运蛋白（7%）。G蛋白偶联受体代表最大且最受靶向的膜蛋白家族，因其参与调控众多生理和病理生理过程的广泛信号通路。
研究跨膜蛋白面临哪些挑战？特别是关于其丰度和疏水性方面？
其低表达水平和疏水性跨膜结构域使表达、溶解、纯化和结构表征变得复杂。此外，基于蛋白质组学的检测还受到蛋白酶可及性差以及样品制备过程中膜蛋白损失的阻碍。
质谱技术如何支持药物发现与开发？特别是针对膜蛋白靶点？
质谱技术在细胞质蛋白靶点发现中已确立地位，但对膜蛋白应用有限。新型质谱策略可实现对膜蛋白的功能性探测，用于膜蛋白质组范围内的高通量化合物筛选、靶点识别和结合位点定位。
能否解释亲和选择质谱如何增强针对膜蛋白的高通量筛选？
亲和选择质谱已用于筛选多种G蛋白偶联受体和膜蛋白的小分子配体。然而，由于膜蛋白生产产量和稳定性限制，这些亲和选择质谱筛选仅限于包含20至1500种化合物的相对小型文库。为应对小型文库筛选挑战，研究人员采用单池文库方法进行多轮迭代亲和选择。其迭代筛选方法使用一系列选择轮次，其中相关化合物通过受体的化学变性从腺苷A2A受体洗脱，并与新制备的A2A受体重新孵育。这种迭代方法使他们能够使用纯化的稳定A2A受体和嵌入细胞膜的A2A受体，在单个池中筛选20,000种化合物。
无需蛋白质纯化即可识别膜蛋白药物靶点的质谱策略有哪些优势？
大规模表达和纯化稳定膜蛋白十分困难。新引入的工作流程（如Cys-Surf、细胞表面热蛋白质组分析、LiP-Quant等）可在无需预先膜蛋白纯化的情况下，在细胞裂解物或完整细胞中实现更全面的膜蛋白药物靶点识别策略。
天然质谱如何推进膜蛋白表征及其与配体的相互作用研究？
膜蛋白的天然质谱分析通常需要在质谱兼容去垢剂中制备高纯度膜蛋白。这些去垢剂随后在质谱仪内部被去除，以实现准确的质量测量。近年来质谱仪器不仅得到改进（实现更好的去垢剂去除），Robinson实验室的研究人员还引入了在保留环状脂质和内源相互作用物的原生环境中直接分析膜蛋白的工作流程。这使他们能够在相关背景下研究蛋白-药物相互作用。
天然质谱能为脱靶效应和膜蛋白异构体特异性药物相互作用提供哪些独特见解？
在天然质谱分析中保留膜蛋白的原生环境使研究人员能够同时研究多种蛋白质。通过与化合物孵育，可测量所有检测到蛋白质的质量偏移，从而检测特异性药物相互作用。天然自上而下质谱是一种将天然质谱与分析蛋白质的碎裂相结合的工作流程，有助于在单次实验中检测蛋白质异构体（蛋白质的不同分子形式，常由选择性剪接或翻译后修饰引起）及其特异性相互作用。
质谱方法如何帮助解析复杂细胞样本以识别膜蛋白上的可配体结合位点？
基于活性的蛋白质分析是一种化学蛋白质组学方法，用于量化特定氨基酸对活性探针的反应性。在我们的综述中，我们讨论了两种新方法：Cys-Surf（由Backus实验室开发）和细胞表面功能全局分析（由Lu实验室开发的GASF）。Cys-Surf首先靶向反应性半胱氨酸，随后进行糖蛋白富集，从而直接在细胞表面探测半胱氨酸的反应性。GASF使用赖氨酸反应性探针来量化细胞表面驻留赖氨酸的反应性。
您认为将质谱应用于膜蛋白靶向药物发现当前存在哪些局限性或挑战？如何解决？
膜蛋白的内在特性（高疏水性、低丰度）使其成为质谱药物发现的挑战性靶点。跨膜结构域在传统自下而上蛋白质组学实验中常表现不佳，限制了序列覆盖和功能洞察。近年来，主要通过选择性富集方法的发展，细胞表面蛋白的靶向已成为可行。我们认为，开发细胞器特异性富集方法并将其与化合物筛选相结合，将有益于开发具有直接细胞内活性的高特异性药物。
目前天然质谱分析的通量有限。如果能够提高通量并结合大规模药物筛选，这将改变我们研究蛋白-药物相互作用的方式。
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