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蛋白质靶向药物的普遍转录组相互作用
核糖体 RNA 的 OH 甲基化。此外，RBRP 能够以核苷酸水平的精度映射含有 poly(A) 尾的 ~16,000 个 RNA 上的结合位点，并揭示 RNA-药物结合、RNA 结合蛋白 (RBP) 以及 RNA 结构可及性和动力学之间的复杂相互作用。结果与讨论 RBRP 解码体内蛋白质靶向小分子药物的转录组相互作用。我们的分析方法涉及使用细胞通透性的 RNA 酰化探针（采用酰基咪唑取代的连接子在 RNA 2′-OH 基团处发生反应）来评估和量化药物结合细胞 RNA 的趋势（图 1d）。药物的酰基咪唑缀合物与结构化 RNA 或蛋白质-RNA 界面的结合应导致酰化 2′-OH 在药物结合位点附近富集。我们通过修改体内 RNA 映射协议 20、通过 poly(A) 下拉分析信使 RNA (mRNA) 和非编码 RNA (ncRNA) 并对得到的文库进行高深度测序（每个重复>1100 万个读取）来识别这种结合促进的酰化。具体而言，RNA 药物结合位点富含酰化的 2′-OH 基团，这会导致逆转录酶 (RT) 停止。这些停止通过生物素介导的下拉 20 和与未修饰药物的竞争在随机 RNA 断裂和随机位点反应中富集。这种比较工作流程使我们能够在整个细胞 RNA 群体中精确定位和量化结合位置；只有与未修饰药物表现出竞争的位点才被评为真正的药物结合位点。RBRP 揭示了羟氯喹 (HCQ) 的转录组相互作用。作为对小分子药物体内转录组相互作用的初步评估，我们在人胚胎肾细胞 HEK293 中使用含有叠氮基“点击”手柄的药物羟氯喹 (HCQ) 的酰基咪唑缀合物进行了 RBRP 实验原型 (图 2a-b)。HCQ 最初被批准用于治疗疟疾，最近被研究用于治疗 COVID-19 感染，已知会导致原因不明的视网膜病变和心肌病 21,22。鉴于其融合的芳香环和正电荷，以及它与已知 RNA 结合剂的结构相似性，其结构表明可能对折叠 RNA 具有亲和力 (图 2a，右图)。为了测试这种可能性，我们在没有或存在过量竞争药物 (未修饰的 HCQ) 的情况下用 HCQ 的酰化类似物 (HCQ-AI，图 2b) 处理 HEK293 细胞 30 分钟，并对 poly(A)+ 转录本进行 RBRP。我们使用 icSHAPE 管道 20,23（读取深度= 200 作为阈值）来
蛋白质靶向药物的普遍转录组相互作用
靶向蛋白质的药物的脱靶毒性会造成巨大的健康和经济成本。蛋白质组相互作用研究可以揭示非目标蛋白质的脱靶效应；然而，很少有人关注细胞内 RNA 作为可能导致毒性的潜在脱靶。为了开始评估这一点，我们开发了一种基于反应性的 RNA 分析 (RBRP) 方法，并将其应用于体内揭示一组 FDA 批准的小分子药物的转录组相互作用。我们表明，这些靶向蛋白质的药物普遍与人类转录组相互作用，并可能对 RNA 功能产生非预期的生物学影响。此外，我们表明许多脱靶相互作用发生在与蛋白质结合和结构变化相关的 RNA 位点，这使我们能够生成假设来推断 RNA 脱靶结合的生物学后果。结果表明，严格表征药物的转录组相互作用可能有助于评估靶标特异性并可能避免毒性和临床失败。剂量限制性毒性是治疗药物开发中经常遇到的问题，通常在临床试验中发现 1 。这既不利于人类健康的积极结果，也耗费大量的资金和人力。即使是已经批准的药物，剂量限制性毒性也会导致不良结果和上市后药物撤回 2 。这些药物毒性通常归因于脱靶与非目标细胞蛋白的结合 3 。鉴于 RNA 在人体生理学中具有广泛的生物调节作用，并且蛋白质靶向药物与已知 RNA 结合分子在结构上相似 4,5 （图 1a-c），我们假设许多 FDA 批准的蛋白质靶向小分子药物可以在体内与人类转录组（和 RNA-蛋白质界面）相互作用，并可能因此给患者带来严重的毒性。