化学探针是了解生物系统的重要工具。然而,由于靶标和潜在化合物的组合空间巨大,传统的化学筛选无法系统地应用于寻找所有可能的药物靶标的探针。在这里,我们展示了一个克服这一挑战的新概念,即利用高通量代谢组学和过表达来预测药物-靶标相互作用。收集了用来自化学库的 1,280 种化合物处理的酵母的代谢组谱,并将其与可诱导的酵母膜蛋白过表达菌株的代谢组谱进行比较。通过匹配代谢组谱,我们预测了哪些小分子靶向哪些信号系统并恢复了已知的相互作用。在所研究的 86 个基因中生成了药物-靶标预测,包括难以研究的膜蛋白。测试和验证了这些预测的一个子集,包括布洛芬对 GPR 1 信号的新靶向。这些结果证明了使用高通量代谢组学预测真核蛋白的药物-靶标关系的可行性。