化学生物学与靶点鉴定
22篇
亲电试剂优先筛选发现E2酶UBE2D2的共价氨基噻唑抑制剂
- 结合亲电试剂优先筛选与X射线晶体学,得到可同时作用于UBE2D2两个半胱氨酸(C85和C111)的共价命中物。
- 依据结构对酰胺和酯基团做SAR优化,消除了对C111的结合,同时提高了对C85的亲和力。
- 优化后的类似物在体外抑制UBE2D2活性,并抑制A549肺癌细胞增殖。
E2酶长期被视为难成药靶点,有晶体结构支持的共价系列因此本身就是一步进展。设计上的亮点是把第二个半胱氨酸的结合“调掉”,这正是称其为探针前必须做的事。接下来我想知道它对UBE2D家族其他成员的表现,毕竟活性位点半胱氨酸高度保守,选择性才是难点。
PROTAC靶点结合的差异,主要来自细胞内暴露而非E3识别
- 研究在细胞内NanoBRET竞争实验中,以cereblon和VHL示踪剂评估了20个E3配体、连接子和靶点配体各异的PROTAC。
- 按添加浓度计算时表观活性差异很大,被动Caco-2通透性几乎无法解释这种差异。
- 用实测的细胞内游离暴露量校正后,差异明显缩小,并与通透化细胞中的结果吻合。
以后读PROTAC的SAR表,我会先问细胞实际接触到多少药物,再谈E3亲和力。若差异主要来自游离暴露量,看似提高活性的连接子改造可能只是提高了通透性。尽早测量暴露,才不会追错变量。
靶向cereblon隐蔽Cys287的共价配体将E3连接酶锁定在开放态,阻断IMiD驱动的降解
- 半胱氨酸导向的化学蛋白质组筛选发现了结合Cys287的共价配体,该变构口袋远离沙利度胺结合位点。
- 先导化合物VVD-105917可广泛阻断IMiD和CELMoD驱动的新底物降解。
- 冷冻电镜显示它将cereblon锁定在开放的无活性构象,且与配体加入顺序有关;同一位点此前报道的配体反而促进闭合,说明该口袋的作用方向可以反转。
迄今所有CRBN药物都结合同一个正构口袋,因此能控制开/闭开关的共价把手确实是新旋钮。泛抑制剂是解析降解剂机制、挽救脱靶降解的绝佳工具。一个能向两个方向推动的位点,也意味着同一口袋里可能藏着增强降解的配体。这是预印本,仍需等待同行评审。
Allosteric covalent inhibition of cereblon through cryptic cysteine targeting ↗
配有匹配阴性对照的5-氮杂吲哚类TTBK1/2探针可抑制纤毛形成
- 5-氮杂吲哚类抑制剂13对tau微管蛋白激酶1和2活性强,且具细胞活性。
- 细胞内全激酶组分析显示脱靶很少,后续NanoBRET实验将脱靶缩小到CDK11A/B、CK1δ和PIKfyve。
- 结构相近的化合物5在细胞内不结合TTBK,作为阴性对照;化合物13可抑制TTBK2自磷酸化并损害RPE-1细胞初级纤毛的形成。
我欣赏的是这种严谨:细胞内全激酶组选择性图谱、坦率指出CDK11与PIKfyve的短板,再加上结构匹配的无活性对照。在从纤毛形成表型中解读生物学之前,探针就应该是这个样子。我会先检验CDK11的重叠,用另一骨架的探针做正交验证。
Potent and Cell Active 5-Azaindole-based Tau Tubulin Kinase Inhibitors Disrupt Ciliogenesis ↗
Elevenostat并非HDAC11选择性探针,而是偏向HDAC6的多重HDAC抑制剂
- 用重组HDAC亚型和两种正交的HDAC11检测方法重新评估Elevenostat(JB3-22),发现其对HDAC11的抑制很弱。
- HDAC1–11全谱分析显示,它对HDAC6、HDAC10及I类酶的抑制强得多,HDAC11反而最不敏感。
- 细胞中的微管蛋白和组蛋白乙酰化升高及活力下降与HDAC6和I类酶被抑制相符,因此依据该化合物得出的HDAC11结论需要重新审视。
这是不起眼却很有价值的一类论文:被当作HDAC11工具的化合物,其实对HDAC6作用最强。凡是用Elevenostat报道的表型,现在都面临归因问题。在把抑制剂当探针使用前,必须有全谱选择性数据和配对的无活性对照,这个案例正是教训。
氰基喹啉类HIPK4抑制剂为非激素男性避孕开辟新路
- HIPK4是精子细胞特异性激酶,为精子头部成形所必需,是非激素避孕的候选靶点。
- 氰基喹啉系列获得了强效且HIPK4选择性的抑制剂,在HIPK家族内和整个激酶组中均有选择性。
- 部分化合物还改变了精子细胞中HIPK4的蛋白稳态,形成不溶性聚集体并招募自噬受体TAX1BP1。
首个系列就在全激酶组上有选择性,正是探针所需;意外的蛋白稳态效应更耐人寻味,暗示一种类似降解剂、可调节的作用方式。但对避孕药而言门槛极高,可逆性和长期安全性都有待证明。
Small-Molecule Modulators of HIPK4 Activity and Proteostasis ↗
含叠氮的VEGFR2抑制剂在视网膜绿光下活性增强
- 含叠氮基的VEGFR2抑制剂EYE1090和EYE1118在暗处仍保持强效抑制,光照则触发其与受体的结合。
- 可到达人类视网膜(包括老年人)的绿光增强了其体外抗血管生成活性。
- 口服给药后,二者抑制了大鼠VEGF诱导的视网膜渗漏,并缩小了小鼠脉络膜新生血管模型的病灶,未见急性肝毒性。
用叠氮作光开关,是对经典激酶骨架的小而巧妙的修饰。它的吸引力在于空间选择性:全身暴露,但活性集中在光线聚焦的眼内。我想了解暗态活性还剩多少(关系到眼外VEGFR2脱靶效应),以及光反应产物的去向。
Three Nitrogen Atoms Turn Old Kinase Inhibitors Into New Targetable Remedy ↗
阿扎菲酮探针绘制活体细菌蛋白质组中的反应性赖氨酸图谱
- SCL-alkyne是由天然产物sclerotiorin简化而来的阿扎菲酮探针,用于在细菌中进行全蛋白质组赖氨酸反应性分析。
- 它在体外和活体大肠杆菌中均表现出高赖氨酸选择性,多数结合位点为赖氨酸或蛋白质N端,而位于功能区域的反应性赖氨酸只占少数。
- 富集分析指向细菌趋化作用为主要靶点通路,并随后得到验证。
共价配体发现一直以半胱氨酸为中心,除磺酰氟和活化酯之外的赖氨酸导向骨架很少,因此天然产物来源的选择颇具吸引力。少有反应性赖氨酸具有功能,这提醒我们反应性廉价而功能并不廉价。作为大肠杆菌上的预印本,它是共价片段的起点,而非先导化合物。
NanoBRET检测法验证p53 Y220C配体在活细胞中的靶点结合
- 研究人员构建了一种活细胞NanoBRET检测方法,用以验证已报道的p53 Y220C配体是否真正在完整细胞内与突变蛋白结合。
- 这种基于BRET的读数为已知的Y220C稳定/重激活化合物提供了细胞内靶点结合强度的比较,弥补了以往生化结合数据的不足。
- 此类细胞内验证检验了化合物的膜通透性和细胞内靶点占有率,是这一难以成药的p53空腔突变体从苗头化合物迈向先导化合物的关键环节。
很多在DSF、ITC中结合数据漂亮的化合物,一到要穿膜进入那个埋藏的极性口袋就栽了——细胞内BRET排名要在Y220C的苗头化合物推进到SAR之前,精准揪出这种失败模式。不过在把它和p21诱导、凋亡等功能性读数交叉验证、并直接与rezatapopt(PC14586)的细胞内结合窗口做对比之前,我还不会把这个排名看得比生化Kd更可信。
NanoBRET Target Engagement Enables Validation of p53 Y220C Ligands in a Cellular Context ↗
改良连接子化学提升siRNA抗体偶联物递送效果
- 一篇新的bioRxiv预印本探讨了抗体寡核苷酸偶联物(AOC)的化学结构如何影响其作为siRNA递送载体的性能。
- 该研究考察了连接子组成、抗体上的偶联位点以及siRNA化学修饰模式等设计变量。
- 研究结果旨在阐明哪些结构选择对基因沉默效力和递送效率影响最大,从而为AOC的合理设计提供依据。
AOC化学家能否把ADC在偶联位点控制和连接子稳定性上积累的经验直接搬过来,还是寡核苷酸载荷需要一套自己的规则——这个问题比siRNA载荷本身更值得关注。锁定DAR和位点特异性,才是让AOC成为GalNAc偶联物做不到的肝外递送答案的关键,这也正是Alnylam、Avidity等公司争相抢占这块化学阵地的原因。
Enhancing the efficacy of siRNA Antibody Oligonucleotide Conjugates (AOCs) through chemical design ↗
新型选择性HDAC4/HDAC7抑制剂为Th17生物学研究提供化学探针
- HDAC4和HDAC7是表达受限的II类组蛋白去乙酰化酶,近期研究发现它们通过各自独立的转录机制驱动Th17细胞分化,是关键的调控因子。
- 研究团队以II类骨架化合物TMP269为起点,设计并合成了一系列新的选择性HDAC4/7抑制剂。
- 通过对金属结合邻近区域和疏水结合区域进行结构导向优化,获得了效力更强、亚型选择性更高的类似物。
- 荧光素酶转录报告基因实验、蛋白结合研究及分子对接分析揭示了分别决定HDAC4与HDAC7选择性的不同构效关系。
- 由此获得的化合物为剖析HDAC4和HDAC7在Th17生物学中的各自功能提供了化学探针,并为开发针对Th17驱动的炎症性疾病(包括炎症性肠病)的靶向疗法奠定了基础。
IIa类HDAC本质上是"伪催化"酶,口袋浅且松散——以TMP269为起点,相对class I/IIb的选择性几乎是白捡的,真正的硬仗在后面:把HDAC4和HDAC7区分开。 这两个亚型的催化结构域几乎一模一样,选择性注定不能靠锌结合基团,而要靠疏水通道里第二壳层/边缘残基的接触来实现。所以把"金属配位相关SAR"和"选择性相关SAR"拆开来做,这个思路是对的,但执行起来绝不轻松。 作为化学探针,这批化合物看起来相当扎实——要干净地拆解Th17表型,效力和亚型区分度缺一不可,不过在完全相信细胞实验结果之前,我还是想看看膜通透性和脱靶数据。 相比扎堆在肿瘤领域的HDAC抑制剂开发,把靶点选在Th17/IBD算是更聪明的长线打法:泛HDAC抑制的毒性对慢性给药来说是硬伤,亚型限定的作用机制大概是通向可耐受的慢性免疫调节药物的唯一现实路径。
研究人员开发选择性HDAC4/HDAC7抑制剂,调控Th17细胞转录
- HDAC4和HDAC7是表达受限的IIa类组蛋白去乙酰化酶,相比广泛表达的其他HDAC家族成员,是更具选择性的表观遗传药物靶点。
- 这两种酶共同驱动Th17细胞分化所需的转录程序,该通路与炎症性肠病及其他Th17相关炎症性疾病有关。
- 研究团队对已知的IIa类骨架化合物TMP269的金属结合区域和疏水接触区域进行改造,构建了一系列新型HDAC4/7靶向类似物。
- 报告基因实验、结合实验和分子对接分析揭示了分别决定HDAC4和HDAC7选择性的不同结构特征。
- 该研究获得了具有异构体选择性和高效力的化合物,可作为分别研究HDAC4和HDAC7功能的化学探针,并为开发针对Th17的疗法奠定基础。
IIa类HDAC是这个家族里的另类——本身几乎没有什么脱乙酰化活性,其生物学功能更多依赖蛋白质接触面而非干净的催化口袋,这也是为什么通用的HDAC药效基团很难把它们区分开。不从头设计,而是以TMP269为起点,这个思路很实际:它是已验证的IIa类结合分子,在此基础上调整金属结合弹头和相邻的疏水接触区域,比盲目筛选要可行得多的SAR课题。真正有价值的地方在于从中拿到了HDAC4与HDAC7的选择性——这两个亚型同源性很高,干净地区分开来是出了名的难。目前临床上的HDAC抑制剂大多是泛选择性或Class I选择性的,所以这种亚型纯净的IIa探针,在谈候选药物之前,已经是解析Th17生物学的实用工具化合物了。
光交联探针揭示TRIM24溴结构域的新型非组蛋白结合伙伴
- TRIM24是一种双模块表观遗传"读取"蛋白,其溴结构域可结合乙酰化组蛋白,是公认的癌症药物研发靶点,但其非组蛋白结合伙伴此前尚未被充分表征。
- 研究人员在溴结构域的乙酰化赖氨酸结合口袋内的L922位点,基因编码引入光交联氨基酸AzF和BzF,在保留组蛋白识别能力的同时,实现了紫外光触发的相互作用蛋白共价捕获。
- 定量蛋白质组学鉴定出AzF探针富集的NPM1和BzF探针富集的CDK9两种非组蛋白,此外MAP4、RAN和SND1也被列为候选相互作用蛋白。
- ChIP-seq分析显示,TRIM24、CDK9和NPM1在癌症相关基因的转录起始位点附近存在共定位,KEGG通路分析进一步将这些蛋白关联到多条信号通路。
- 该研究表明位点特异性光交联技术可将读取结构域的互作组分析扩展到组蛋白之外,为围绕TRIM24开展化学探针开发和靶点发现提供了新的候选方向。
"选择性溴结构域抑制剂"这个说法现在门槛更高了。NPM1和CDK9被发现也扎根在L922——任何TRIM24溴结构域探针或降解剂弹头都要占据的那个乙酰化赖氨酸口袋——这意味着选择性不能只针对其他BRD家族成员,还得考虑是否会连带干扰这些非组蛋白伙伴。以往的溴结构域药物发现基本都是围绕这个口袋做结构导向优化,追求组蛋白模拟式的效力;这项工作说明这个口袋的生物学远超组蛋白,意味着TRIM24化学探针在细胞表型上的效应可能来自扰动NPM1/CDK9,而不是单纯的组蛋白读取被阻断。这里没有化合物,只是一个交联工具,但它重塑了要对付的生物学背景。MAP4、SND1、RAN目前只是蛋白质组学列表里的"候选者",还没经过验证,构建SAR叙事之前我想先看co-IP、FP验证和剂量依赖的竞争实验。
双功能吡啶连接子实现顺序、稳定的生物偶联
- 把硫蒽鎓离去基团和氟标签整合到同一吡啶骨架上,即可依次实现与烷基胺、再与半胱氨酸硫醇的化学选择性偶联。
- 由此形成的芳基-半胱氨酸连接具有非手性且稳定的特点,克服了现有生物偶联方法常见的可逆连接或立体化学不均一等局限。
- 该反应在两步偶联中均表现出优异的官能团兼容性和高化学选择性,适用于复杂的肽和蛋白质。
- 该平台已用于肽的后期多样化与订书肽化(stapling)以及蛋白质的位点选择性功能化。
- 研究人员还利用该方法构建了靶向HER2的抗体药物偶联物MRG002的类似物,可调节药物抗体比,且相较于传统连接化学,其在血清中的载荷保留率有所提升。
马来酰亚胺-半胱氨酸偶联的老毛病谁都清楚——逆迈克尔反应让载荷在血液循环中悄悄脱落,DAR也远没有说明书上那么稳定。这个吡啶/硫蒽鎓双功能骨架就是冲着这个问题去的:生成的芳基硫醚是非手性且水解稳定的,不用再担心非对映异构体混合物,也不用担心和血清巯基发生连接子交换。 先偶联胺、再偶联半胱氨酸,在同一个骨架上实现顺序化学选择性——这不是又一个NHS酯化学的变体,而是对正交载荷/标签安装真正有用的工具。 真正让我留意的是,他们没有止步于多肽订书肽的演示,而是构建了DAR可调的HER2 ADC(MRG002类似物),并证明其血清载荷保留率优于传统连接化学——这才是让方法学从学术噱头变成值得试用的证据。硫蒽鎓试剂的放大生产和成本,将决定它能否最终在GMP产线上取代马来酰亚胺。
新型分子胶降解剂靶向WBP4,催生新型降解标签平台wTAG
- WBP4是一种此前被认为难以用小分子靶向的剪接体相关支架蛋白,如今研究人员发现了可选择性降解它的首创分子胶降解剂dWBP4-1。
- 该化合物通过CRBN E3连接酶发挥作用,经由典型的G-loop界面与WBP4结合,诱导快速且高效力的降解。
- 全蛋白质组分析显示该降解剂具有高度选择性,对基因表达或剪接模式的脱靶影响极小。
- 研究人员确定WBP4中仅41个氨基酸的区域即足以作为降解标签,并将由此建立的化学遗传学系统命名为"wTAG"。
- 将wTAG融合到其他目标蛋白后,可实现清晰、剂量依赖性的降解,且不产生许多降解工具常见的"钩状效应"(hook effect),显示出作为通用研究平台的潜力。
WBP4是没有可成药口袋的剪接体支架蛋白——这不是给激酶硬塞一条降解标签尾巴的老套路,而是证明CRBN真的能通过G-loop接触被引导到一个“不可成药”的表面上。这个结合假说值得我直接搬到自己手头那堆难降解靶点的可行性筛选清单里。 选择性数据才是真正亮点:全蛋白质组层面干净,剪接扰动也降到最低——这恰恰是分子胶最容易翻车的地方(新底物滥交、RBM39式的隐匿剪接副作用)。两者同时做到并不常见。 wTAG可能比这个降解剂本身更有价值。41个氨基酸的便携式降解标签,还没有钩状效应——这比dTAG系统更干净,比起又一个单靶点先导物,我更想把它收进自己的检测工具箱。
内质网靶向近红外探针助力hCES2A抑制剂的高通量发现
- 近红外荧光探针PA-HDCI以HDCI骨架为基础,被设计为定位于内质网(ER),可在活细胞和动物体内实时报告人羧酸酯酶2A(hCES2A)的活性。
- PA-HDCI具有大斯托克斯位移、高代谢稳定性和可靠的内质网靶向性,能够在多种生物系统中对hCES2A功能进行原位实时成像。
- 利用PA-HDCI建立的高通量筛选方法,研究团队鉴定出化合物A4,一种对hCES2A具有极高效力的共价抑制剂。
- hCES2A是肠道内负责将化疗药物伊立替康转化为其毒性活性代谢物的关键酶,是导致伊立替康所致肠道毒性(IIT)的主要因素。
- 在荷瘤小鼠模型中,A4表现出良好的安全性,并在维持疗效的同时减轻了伊立替康相关的肠道毒性。
- 该研究不仅提供了一种新的成像工具,也建立了一个用于发现hCES2A靶向药物的验证平台。
这次的看点首先是探针设计本身:在HDCI骨架上同时实现内质网选择性定位和大斯托克斯位移,不是随手拼凑的荧光试剂,而是能在细胞内保持稳定光物理性质的扎实工程。 真正的价值在于方法学上的转变:一个原本用于机制成像的工具直接充当HTS读出,把hCES2A活性变成活细胞乃至活体内可筛选的表型,弥合了生化检测与细胞真实环境之间常见的脱节。 靶点本身并不新颖——hCES2A早已是将伊立替康活化为肠毒性代谢物的脱靶风险酶,这更像是一次“修补副作用”的努力,而非开辟新机制。 A4是HTS筛选出的共价先导化合物,小鼠数据令人鼓舞,但接下来仍需走完共价命中化合物的常规验证:反应性谱分析、在酯酶家族内的选择性评估以及构效关系优化。
机器学习筛选500万候选化合物,发现光激活PARP1抑制剂
- 结合蛋白质-配体对接、机器学习力场、量子化学计算与自由能微扰(FEP),筛选约500万个假设的光活性PARP1配体。
- 对接筛选出在光照与黑暗条件下对PARP1结合力不同的候选化合物;机器学习力场与量子化学计算预测pKa、吸收光谱和热半衰期,基于图的代理模型用于筛选剩余化合物库。
- 激发态非绝热动力学模拟(结合机器学习力场)估算光开关量子产率;FEP进一步精修顶级候选物的结合亲和力预测。
- 优选出一小批合成可行的候选化合物,兼具红移吸收光谱(利于组织穿透)、适合治疗应用的热半衰期,以及光照/黑暗条件下的选择性PARP1结合。
- 预测结果获得实验验证,展示了从计算设计到实验验证的完整光药理学(光激活)抗癌药物开发流程。
500万个虚拟候选物被筛到只剩几个能用的化合物,这背后的那条流水线(对接→量子化学→非绝热动力学模拟→FEP)才是真正的看点——它做的正是药物化学团队过去靠SAR直觉手工摸索的事情,只是速度更快,而且覆盖的化学空间是任何合成化学家靠手工筛选都不可能触及的。结合模式的假设很直接:在(大概率是)烟酰胺模拟型的PARP1药效团上挂一个光开关,通过亮态/暗态异构体切换口袋占据情况;所以这里说的"选择性"指的是对肿瘤组织的时空可控性,而不是对PARP2、tankyrase等亚型的选择性——这和奥拉帕利、尼拉帕利当年优化的方向完全是两条轴线。红移吸收(为了组织穿透深度)与可用于治疗的热半衰期之间的平衡,历来是光药理学先导化合物折戟的可合成性瓶颈,能拿到既可合成又同时满足这两点的候选物,并真正做到湿实验验证,这才是这项工作最值得关注的地方。
Computational Design and Experimental Validation of Photoactive PARP1 Inhibitors ↗
反应性金属支架平台绘制全蛋白质组半胱氨酸图谱,发现PRMT1抑制剂
- 提出"反应性金属支架"(r-mS)这一新概念——一类带有氯乙酰胺亲电弹头的共价金属配合物,用于靶向全蛋白质组中可成药的半胱氨酸。
- 通过化学蛋白质组学方法,在HEK293T细胞裂解液中对一组聚焦的r-mS系列进行分析,在全蛋白质组范围内绘制出新的半胱氨酸结合图谱。
- 金属中心种类、芳环取代基与分子整体构型共同决定了半胱氨酸反应性及蛋白质组靶向选择性。
- 先导化合物r-mS-2结合甲基转移酶PRMT1的SAM结合结构域内一个功能相关的半胱氨酸,经完整蛋白质LC-MS验证。
- 该结合可功能性抑制PRMT1活性,将一个共价命中化合物直接与已验证靶点的功能调控联系起来。
- 该平台被定位为一种可推广的靶点发现工具,有助于下一代金属药物的理性化设计。
这次最让我信服的一点,是它精准打中了PRMT1 SAM结合口袋里的那个半胱氨酸——用完整蛋白LC-MS确认占位,而不是只看活性数据,这个验证标准是到位的。需要放慢脚步的地方是选择性:通过金属种类和芳环取代基来调节反应活性,是个有意思的手段,但这又给碘乙酰胺/氯乙酰胺类片段库本就要应对的变量清单上添了一项,而且裂解液筛选并不能告诉我细胞内脱靶半胱氨酸的实际负荷有多大。从化学角度看,这对我们大多数人来说都是真正陌生的领域——配体交换、氧化还原不稳定性、批次间重现性,都是有机弹头不会背负的负担。相比现有的半胱氨酸定向化学蛋白质组学平台,r-mS增加了一个有趣的第三调节轴,但还谈不上明显胜出。金属药物作为一个类别,相对有机小分子仍然背着同样的可及性税——值得关注,但还不到值得投入的时候。
光交联探针揭示TRIM24溴结构域的非组蛋白相互作用伙伴
- 利用遗传密码扩展技术,在TRIM24溴结构域的乙酰赖氨酸结合口袋内的L922位点,引入了位点特异性光交联基团AzF和BzF。
- 两种探针均保留了对乙酰化组蛋白的识别能力,并在紫外光照射下高效发生交联,从而实现了基于相互作用的蛋白质图谱分析(IBPP)。
- 对两种互补探针的定量蛋白质组学分析显示出不同的富集谱:AzF富集出NPM1,BzF富集出CDK9,MAP4、RAN和SND1也被列为候选相互作用蛋白。
- ChIP-seq分析显示,TRIM24、CDK9与NPM1在多个癌症相关基因的转录起始位点附近存在重叠富集。
- 这些结果提示TRIM24溴结构域不仅识别组蛋白乙酰化,也能识别非组蛋白的乙酰化,拓展了其作为表观遗传"阅读器"的功能范围,也为针对该口袋的化学探针设计提供了思路。
光交联剂正好落在TRIM24溴结构域的乙酰赖氨酸结合口袋内、L922位点——这不是偶然的表面接触,而是证据表明TRIM24通过识别组蛋白的同一个口袋来识别NPM1和CDK9上的乙酰化赖氨酸。这把TRIM24重新定义为一个底物范围更广的"乙酰赖氨酸阅读器",也意味着任何争夺这个口袋的抑制剂,同时也在和非组蛋白结合事件竞争,而不只是组蛋白标记。实际操作层面,TRIM24探针项目现在必须加入NPM1/CDK9结合的反筛选,而ChIP-seq显示的TSS附近共定位说明这个脱靶结合不是背景噪音,而是与转录活性相关。值得指出的是,这篇论文是基于遗传密码扩展的相互作用组图谱研究,不是药物化学论文——没有化合物类型、没有构效关系,只是画出了一个口袋导向探针还会碰到什么。BET抑制剂领域早就在非组蛋白乙酰赖氨酸底物上吃过这个教训,TRIM24现在才刚刚追上这种复杂性。
替米格鲁替通过新型共价机制被鉴定为NatA乙酰基转移酶的首个化学探针
- NatA(N端乙酰基转移酶A)催化真核生物中大部分的Nα-乙酰化,这是一种对蛋白质稳定性、定位和功能至关重要的共翻译修饰,但此前尚未有经过验证的NatA小分子探针被报道。
- 通过筛选约700种化合物的内部化合物库并对噻二唑烷二酮骨架进行结构优化,研究人员鉴定出替米格鲁替(YD3139)——一种处于临床阶段的GSK-3β抑制剂——作为活性化合物,实现了已知药物向NatA靶点的重新利用。
- 机制研究表明,替米格鲁替首先变构结合NatA,随后催化反应释放的CoA对该化合物进行化学修饰,形成可逆的共价加合物,这是一种此前未见报道的催化依赖性抑制机制。
- 该化合物对酵母和人源NatA均表现出低微摩尔级的活性,并对其他NAT家族成员具有良好的选择性;酵母细胞内的定量蛋白质组学进一步证实了其靶向活性,验证了其作为机制性化学探针的地位。
真正值得关注的是这个机理:一个变构结合剂在酶自身催化循环释放CoA之前始终保持非共价状态——不只是换了个新的反应性基团,而是一种真正的新招数。能否推广到NatA这种特殊的CoA释放化学之外还不好说,但值得记下来,作为其他CoA依赖或辅因子依赖酶的模板。尽管活性位点高度保守,该化合物对其他NAT家族成员仍表现出良好选择性,这一点更具实操意义:避开催化口袋、瞄准变构位点,就能顺带绕开保守性带来的选择性难题。作为探针发现策略,重新利用tideglusib比从头设计更快,但也意味着这个分子已有的所有GSK-3β数据集现在都被搞混了——不该用tideglusib的表型直接反推NatA生物学,除非有新的化学结构验证。NatA本身看起来是一个合理且尚未被充分开发的靶点;这是一篇探针论文,不是药物论文,但方向是对的第一步。
“直接生物学”策略开发出选择性GRP78抑制剂
- GRP78(BiP/HSPA5)属于高度保守的HSP70分子伴侣家族,因此开发亚型选择性抑制剂一直颇具挑战。
- 研究团队采用“直接生物学”(D2B)策略——在不进行中间纯化的情况下将化合物合成直接与生物学筛选相连——鉴定出化合物12作为选择性GRP78抑制剂。
- 化合物12结合于GRP78底物结合结构域内的肽结合口袋,并对其他已测试的HSP70亚型表现出选择性。
- 该化合物能强效且选择性地杀伤A549肺癌细胞,而对其他测试的肺癌细胞系影响甚微。
- 细胞热迁移分析(CETSA)证实了其在细胞内与GRP78的结合,并显示化合物12可调节与GRP78相关的未折叠蛋白反应(UPR)应激信号通路。
- 作者将化合物12定位为研究GRP78生物学的化学探针,也是开发靶向GRP78疗法的良好起点。
底物结合结构域,而不是ATPase口袋——难度更高,但要拿选择性这条路是走得通的。HSP70家族的大多数项目都盯着核苷酸位点,结果连带继承了它的交叉反应性问题。能从一个肽结合凹槽里做出GRP78相对其他HSP70亚型的选择性,这是真正的药物化学功力——那类口袋通常又浅又容易乱结合。接下来我想看D2B流程里的SAR轨迹:从粗板命中直接跳到CETSA确认的靶点结合,速度确实快,但在相信来自未纯化反应液的活性数据之前,我想先看到干净的重新合成和剂量-反应曲线。不过作为具有A549选择性杀伤力的探针级起点,化合物12不是又一个盯着ATPase位点的跟风分子,而是一个值得继续优化的合理模板。
Development of Isoform-Selective GRP78 Inhibitors from a Direct-to-Biology Strategy ↗
新型偶联化学在结合靶点时释放药物,无需内吞作用
- 研究人员提出了一种"结合即释放"(binding-to-release, BTR)策略,药物偶联物一旦结合靶点即可直接释放载药,而无需依赖受体介导的内吞作用。
- 该方法采用一种受SuFEx点击化学启发的新型生物偶联反应——磷(V)-苯酚交换(PhoPEx),其设计使结合口袋内的化学反应本身就能在偶联物结合靶点后将药物释放出来。
- 由于只有少数药物靶点能够实现高效内吞,这种结合触发的释放机制有望将偶联疗法拓展到那些内化效率较差的靶点上。
- 作者描述了以成纤维细胞活化蛋白(FAP)为靶点的偶联物概念验证研究,评估范围从体外实验一直延伸到患者来源的组织样本。
巧妙之处在于拓扑结构设计:只有当结合口袋中恰好有一个亲核残基(如Ser/Tyr/Lys)足够靠近P(V)中心时,这套机制才能成立——所以这并非通用解法,更像是需要针对每个靶点单独设计的问题,取决于口袋几何构型是否配合。SuFEx已经证明了自己足够稳健,能成为一个真正的点击化学平台,但PhoPEx的释放动力学和选择性能否在FAP之外的靶点上同样成立,才是真正悬而未决的问题——在患者组织中的概念验证令人鼓舞,但目前也仅限于一个靶点。我真正欣赏的是,它把释放机制彻底从内吞和溶酶体加工中解耦出来,而这恰恰是大多数ADC类方法在应对不内吞或转运缓慢的表面受体(如GPCR、部分离子通道、FAP这类基质标志物)时的实际瓶颈。如果这套化学能够推广开来,那将是偶联药物可及靶点空间的实质性扩展,而不只是连接子层面的小改进。
A binding-to-release strategy for targeted anticancer drug delivery ↗