Discovery of a novel σ1 receptor antagonist by combination of unbiased cell painting and thermal proteome profiling

Abstract

Phenotypic screening for bioactive small molecules is typically combined with affinity-based chemical proteomics to uncover the respective molecular targets. However, such assays and the explored bioactivity are biased toward the monitored phenotype, and target identification often requires chemical derivatization of the hit compound. In contrast, unbiased cellular profiling approaches record hundreds of parameters upon compound perturbation to map bioactivity in a broader biological context and may link a profile to the molecular target or mode of action. Herein we report the discovery of the diaminopyrimidine DP68 as a Sigma 1 (σ1) receptor antagonist by combining morphological profiling using the Cell Painting assay and thermal proteome profiling. Our results highlight that integration of complementary profiling approaches may enable both detection of bioactivity and target identification for small molecules.

El cribado fenotípico de pequeñas moléculas bioactivas suele combinarse con la proteómica química basada en la afinidad para descubrir sus respectivos objetivos moleculares. Sin embargo, este tipo de ensayos y la bioactividad explorada están sesgados hacia el fenotipo monitorizado, y la identificación del objetivo a menudo requiere la derivación química del compuesto seleccionado (hit).

En cambio, los enfoques de perfilado celular no sesgados registran cientos de parámetros tras la perturbación del compuesto para mapear la bioactividad en un contexto biológico más amplio, pudiendo vincular un perfil con el objetivo molecular o el modo de acción. En este trabajo, describimos el descubrimiento de la diaminopirimidina DP68 como un antagonista del receptor Sigma 1 (σ1) mediante la combinación del perfilado morfológico (utilizando el ensayo Cell Painting) y el perfilado proteómico térmico. Nuestros resultados destacan que la integración de enfoques de perfilado complementarios puede permitir tanto la detección de la bioactividad como la identificación de los objetivos de las moléculas pequeñas.