2023年10月20日，中國科學院上海藥物研究所陸曉杰研究團隊和譚敏佳研究團隊聯(lián)合復旦大學藥學院周璐團隊共同在《美國化學會志》（JACS）上發(fā)表了題為“ABPP-CoDEL: Activity-Based Proteome Profiling-Guided Discovery of Tyrosine-Targeting Covalent Inhibitors from DNA-Encoded Libraries”的文章，開發(fā)了結合基于活性的蛋白質組分析（Activity-based Protein Profiling, ABPP）技術和DNA編碼化合物庫（DNA Encoded Library, DEL）技術的“ABPP-CoDEL”技術用于共價苗頭化合物的發(fā)現(xiàn)，并應用該方法為一系列蛋白找到了靶向酪氨酸的共價苗頭化合物。
共價小分子藥物已經(jīng)成為小分子藥物研發(fā)的一個重要模式，如何快速、高效的發(fā)現(xiàn)共價苗頭化合物，是加快共價小分子藥物研發(fā)的關鍵步驟之一；另一方面，目前共價小分子藥物的研發(fā)主要集中在靶向半胱氨酸，開發(fā)靶向不同氨基酸的共價小分子藥物也具有重要意義。
DEL技術自90年代初提出以來，已經(jīng)逐漸發(fā)展成為新興的藥物篩選領域的常用篩選技術。最近，DEL應用于共價篩選的例子也相繼出現(xiàn)。例如，陸曉杰團隊聯(lián)合李佳團隊和上海大學廖新化團隊，采用靶向Cys的共價DEL篩選，獲得了BTK，JAK3 和PIN1等蛋白的具有全新結構的共價苗頭化合物（ACS Med. Chem. Lett. 2022, 13, 1574-1581）。
近年來，隨著質譜技術的發(fā)展，基于質譜的苗頭化合物發(fā)現(xiàn)得到了快速發(fā)展。特別是ABPP技術的出現(xiàn)，大大加快了新藥靶點的識別和共價苗頭化合物的發(fā)現(xiàn)速度。ABPP技術可以通過活性探針快速確定目標靶點，將ABPP中的活性探針結構引入到DEL的構建中，合成針對鑒定靶點的共價DEL，可以有效提高DEL篩選新靶點的成功率。因此，陸曉杰研究團隊（主要從事DEL技術開發(fā)）和譚敏佳研究團隊（主要從事基于蛋白組學的靶點發(fā)現(xiàn)）聯(lián)合復旦大學藥學院周璐研究團隊（主要利用化學生物學技術來發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新藥物）提出了結合ABPP技術和DEL技術的“ABPP-CoDEL”技術用于共價苗頭化合物的發(fā)現(xiàn)。
研究團隊首先采用ABPP技術鑒定了磺酰氟親電體探針的反應性蛋白譜，篩選出了能夠與磺酰氟彈頭反應的蛋白庫；同時，將磺酰氟彈頭引入到了DEL的構建中，設計合成了具有結構多樣性的理論化合物數(shù)量為67 million的共價DEL；緊接著，挑選了三個具有不同催化功能的靶蛋白作為模型蛋白進行DEL共價篩選普適性驗證，結果均成功獲得了高活性的苗頭化合物（對靶蛋白抑制活性最高可達70 nM）；隨后，通過蛋白質譜學和晶體學手段驗證了所得苗頭化合物與靶蛋白的酪氨酸反應位點和共價結合模式，并通過熒光標記和Pull-down實驗考察了靶點選擇性；最后，團隊設計了針對PGAM1靶點的Focused DEL，證明了該DEL篩選方法具有優(yōu)異的穩(wěn)定性和重復性，并對所得苗頭化合物進行了構效關系的研究。
總之，ABPP-CoDEL技術的應用，拓展了共價DEL的應用范圍，通過引入更多不同種類的親電體彈頭，有望進一步靶向更多種類的親核氨基酸，從而拓展該方法的應用范圍。
復旦大學藥學院博士研究生江露露、上海藥物所博士研究生劉思秀與復旦大學藥學院和上海藥物所聯(lián)合培養(yǎng)博士研究生賈興隆是該論文的共同第一作者。上海藥物所譚敏佳研究員、陸曉杰研究員與復旦大學藥學院周璐教授為該論文通訊作者。該研究工作得到了國家自然科學基金委、上海市科委的基金項目的資助。
原文鏈接：https://doi.org/10.1021/jacs.3c08852
通過ABBP-CoDEL技術發(fā)現(xiàn)靶向絡氨酸的苗頭化合物
（供稿部門：陸曉杰課題組）
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