โพรบแอนิลีนที่สามารถถูกกระตุ้นด้วยเอนไซม์เพอร็อกซิเดสเพื่อการติดฉลากโปรตีนภายในเซลล์

โปรตีนเป็นสารชีวโมเลกุลที่มีความจำเป็นต่อการทำงานของเซลล์ ในการส่งสัญญาณและการควบคุมกิจกรรมต่าง ๆ ภายในเซลล์ ความผิดปกติของการพับตัวหรือการจัดตำแหน่งของกรดอะมิโนในโครงสร้างโปรตีนอาจก่อให้เกิดโรคต่าง ๆ ได้ ดังนั้น เพื่อให้เข้าใจกลไกการทำงานของโปรตีนภายในเซลล์ ในปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาเทคนิคการติดฉลากโปรตีนที่ต้องการศึกษาที่มีอันตรกิริยากับโปรตีนอื่น ๆ ด้วยสารเคมีที่ถูกกระตุ้นได้ด้วยเอนไซม์เพอร็อกซิเดสภายในเซลล์ (peroxidase-mediated proximity protein labelling probes) ซึ่งเป็นเครื่องมือและเทคนิคทางเคมีและชีววิทยาที่มีประโยชน์ในการศึกษาปฏิสัมพันธ์ระหว่างโปรตีนกลุ่มย่อย ๆ ภายในเซลล์ และเฉพาะจุดที่ต้องการได้อย่างมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม โพรบแบบดั้งเดิมชนิดไบโอติน-ฟีนอล (biotin-phenol) ยังมีข้อจำกัด เช่น ประสิทธิภาพในการเพิ่มปริมาณโปรตีนต่ำ และการเกิดผลิตภัณฑ์ที่ถูกออกซิไดซ์หรือพอลิเมอร์ ซึ่งทำให้การวิเคราะห์โปรตีนในขั้นต่อไปมีความซับซ้อนและอาจไม่แม่นยำ

 เพื่อแก้ไขปัญหานี้ กลุ่มวิจัยของ อ.ดร.ชณัท อ้นบางเขน โดยมีผู้วิจัยหลักคือ นายณัฐวรพนธ์ ตันติศศิรัตน์ นิสิตปริญญาโทในหลักสูตร 4+1 ของภาควิชาเคมี ร่วมกับคณาจารย์ภายในภาควิชาเคมี ซึ่งมีความร่วมมืออย่างใกล้ชิดกับทีมวิจัยของ อ.ดร.พรชัย แก้วทรัพย์ศักดิ์ จากภาควิชาชีวเคมี คณะแพทยศาสตร์ จุฬาฯ นักวิจัยจากศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ (สวทช.) และอาจารย์จากสถาบันบัณฑิตศึกษาจุฬาภรณ์ ราชวิทยาลัยจุฬาภรณ์ ได้มีการพัฒนาโพรบชนิดใหม่ชื่อ N-(4-amino-3,5-dimethylbenzyl)desthiobiotinamide (DBA-Me) สำหรับการติดฉลากโปรตีนในเซลล์ที่มีชีวิต จากการวิเคราะห์ด้วย Western blotting ร่วมกับเทคนิคทางชีวเคมีอื่น ๆ แสดงให้เห็นว่า DBA-Me สามารถติดฉลากโปรตีน bovine serum albumin (BSA) ซึ่งเป็นโปรตีนตัวอย่างได้อย่างมีประสิทธิภาพในหลอดทดลอง (in vitro) และข้อมูลจาก LC-MS/MS ยืนยันการเกิดพันธะระหว่างโมเลกุลแบบหนึ่งต่อหนึ่งจากปฏิกิริยาติดฉลากในหลอดทดลองได้ดี จึงนำไปทำการทดลองต่อภายในเซลล์สิ่งมีชีวิตในห้องปฏิบัติการ

 โพรบใหม่นี้ สามารถใช้ในการติดฉลากโปรตีนแบบ APEX2-mediated labeling ภายในไมโทคอนเดรียของเซลล์ HEK293FT ได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยให้ผลการเพิ่มปริมาณโปรตีนที่ถูกติดฉลากดีขึ้นหลังการแยกด้วย streptavidin เมื่อเทียบกับโพรบ biotin-phenol แบบดั้งเดิม งานวิจัยนี้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพของโพรบใหม่ที่เหนือกว่าแบบดั้งเดิม โดยเฉพาะในการใช้งานในเซลล์ เทคนิคนี้จะช่วยส่งเสริมการประยุกต์ใช้การติดฉลากโปรตีนแบบ proximity ด้วยเอนไซม์ peroxidase เพื่อศึกษาตำแหน่งย่อยของโปรตีนและโครงสร้างของโปรตีน ซึ่งมีความสำคัญต่อความเข้าใจในกระบวนการทำงานของเซลล์และกลไกของโรคต่าง ๆ นอกจากนี้ โพรบใหม่นี้ยังสามารถติดฉลากกรดนิวคลีอิกได้ดีเช่นกัน ซึ่งอาจสามารถใช้ในการศึกษาสารชีวโมเลกุลชนิดอื่น ๆ ในอนาคตได้อีกด้วย