Angew. Chem. Int. Ed. | 靶向精氨酸的不可逆共价抑制剂开发策略

分享一篇发表在Angew. Chem. Int. Ed.上的文章，题目为“Cell-Active, Arginine-Targeting Irreversible Covalent Inhibitors for Non-Kinases and Kinases”，通讯作者是来自新加坡国立大学的姚少钦教授、中山大学的高理钱副教授、暨南大学的张志民研究员和陆小云研究员，他们课题组的主要研究方向分别为酶及相关生物分子的功能、高通量药物筛选和创新药物研发、酶的结构生物与结构药理、新型激酶抑制剂的发现研究。

共价抑制剂在癌症治疗等领域具有巨大的应用前景，目前一般的开发策略是靶向暴露在蛋白表面的非催化半胱氨酸，在实际应用上存在一定的局限性。精氨酸是含量最丰富的氨基酸之一，在蛋白质折叠、活性、蛋白-蛋白/核酸相互作用中具有重要的作用，具有一定的成药潜力。因此，作者希望开发靶向精氨酸的共价抑制剂策略。

精氨酸中的胍基碱性较强，在生理状态下质子化水平较高，许多非共价抑制剂中的羧基与结合位点邻近的精氨酸存在相互作用。而乙二醛是一种可以与胍基发生共价反应的结构，由于产物含有五元环，热力学稳定性更高，这使乙二醛更倾向于靶向精氨酸，而非亲核性更强的赖氨酸和半胱氨酸。基于此，作者尝试将已开发的非共价抑制剂中的羧基结构直接转化为乙二醛，得到靶向精氨酸的共价抑制剂。

他们选择的第一个例子是Mcl-1，它是线粒体凋亡途径的关键调节剂，其中的R263在蛋白-蛋白相互作用中具有重要作用。R263也在Bcl-2家族蛋白中保守，并且几乎所有已报道的Mcl-1抑制剂均存在与R263相互作用的羧基基团。根据此前的设想，他们将已开发的Mcl-1抑制剂RM0中的羧基通过化学合成的方法替换为乙二醛结构，得到RM1。他们通过质谱验证了RM1能够与Mcl-1形成共价加合物，而R263K突变体不能形成类似的作用，X射线衍生得到的晶体结构也证实了RM1在Mcl-1 R263上的共价连接。将RM1直接处理活细胞，可观察到RM1对Mcl-1的抑制作用强于RM0。

此后，作者以类似的方式开发了靶向AURKA R220 (属于暴露在溶剂环境中的精氨酸)的共价激酶抑制剂RA1，以及ALK G1202R (属于溶剂前沿耐药突变的精氨酸)突变体的共价抑制剂RK1，并证明二者具有生理功能。

乙二醛结构的亲电性较强，并且可能在细胞内经历各种代谢转换，这会影响药物的稳定性和药代动力学。因此，作者将乙二醛中的醛基结构以酰化的缩醛形式进行保护，药物的穿膜性增强，并且细胞内的非特异性酯酶能够切割酯键，释放出活性状态的乙二醛结构。他们也通过实验证明了与RA1相比，醛基被保护的药物RAAC显示出更强的抑制能力。

总之，作者开发了一种靶向精氨酸的不可逆共价抑制剂开发策略。

本文作者：YAQ

责任编辑：WFZ

原文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202422372

文章引用：10.1002/anie.202422372