溴結構域 （Bromodomains, BRDs）是通過蛋白質-蛋白質相互作用識別組蛋白和非組蛋白乙?；嚢彼?（Kac）的蛋白質基序（“閱讀器”）。迄今為止，在人類46 種不同蛋白質中共發(fā)現(xiàn)了61個BRDs，他們在各種細胞過程中發(fā)揮了重要的作用，其功能異常與炎癥、纖維化、癌癥和心血管等多種疾病相關。自其第二亞家族（BET）的首個癌癥與炎癥抑制劑被報道以來，BET蛋白已成為重要的藥物靶點。盡管已有多個小分子藥物進入臨床試驗，但這些抑制劑常常存在胃腸道毒性及抗藥性問題。值得注意的是，BET包含高度相似（~95%）的串聯(lián)結構域BD1與BD2，因此，解碼BET不同結構域的生物學特性以及開發(fā)其單一結構域的選擇性抑制劑，已成為突破現(xiàn)有瓶頸的新策略。
與非共價抑制劑相比，靶向共價抑制劑（Targeted covalent inhibitor, TCI） 可以提供更持久的作用時間、更強的效力和更高的選擇性，還能有效克服靶蛋白突變導致的耐藥性。近日，山東大學的謝玉生教授、新加坡國立大學的姚少欽教授、深圳灣實驗室的王蕊教授和暨南大學的張志民教授合作，基于活細胞及動物體內BRDs賴氨酸可配體性全景圖譜的系統(tǒng)性繪制，設計開發(fā)了首個BET-BD1選擇性共價抑制劑BDS4/BDS6。 生物信息學分析表明，BRDs的活性口袋附近含有多個保守賴氨酸殘基，為設計靶向賴氨酸的BRD共價抑制劑提供了理論基礎。進一步地，通過設計合成基于不同類型賴氨酸反應性共價彈頭的BRDs廣譜活性探針，并利用化學蛋白質組學技術，在活細胞及動物體內系統(tǒng)性繪制了BRDs的可配體賴氨酸全景圖譜，結果表明，2-乙炔基苯甲醛 （EBA）共價彈頭可偏好性地結合BET蛋白。在此關鍵基礎上，利用BET蛋白 BD1和BD2結構域活性口袋附近可反應賴氨酸殘基之間的差異性，設計合成了一系列不可逆（BDS1-4）與可逆（BDS5-6）的共價小分子抑制劑。 其中，BDS4和BDS6 對 BD1 的選擇性是 BD2 的 104和89 倍，位點質譜和 X-ray晶體學證實 EBA共價彈頭和BRD4-BD1 活性口袋附近的K91共價結合，細胞內的選擇性評價也證明了其對BET蛋白的偏好性。BDS4不僅表現(xiàn)出長效抗癌活性，更在細胞和動物模型中展現(xiàn)出顯著優(yōu)于RVX-208（已報道的BD2選擇性非共價抑制劑）的抗纖維化效果——后者僅表現(xiàn)出邊際效應?？赡婀矁r抑制劑BDS6則為改善藥代動力學性能提供了新的策略。該工作體現(xiàn)了化學生物學與藥物化學/生命科學的深度融合，所開發(fā)的化學工具也為解析BET蛋白BD1與BD2的生物學功能提供了關鍵手段。 論文信息 Lysine-Targeting, Covalent Inhibitors of Bromodomain BD1 of BET Proteins in Live Cells and Animals Tao Li, Wenjie Zhang, Yiqing Wang, Guangyu Xu, Fengfei Miao, Peng Chen, Guanghui Tang, Xiaotong Ze, Jing Xiang, Jiaqian Yan, Dr. Miaomiao Wang, Min Liu, Xiaojie Wang, Wei Tang, Prof. Dr. Fan Yi, Prof. Dr. Zhi-Min Zhang, Dr. Rui Wang, Prof. Dr. Shao Q Yao, Prof. Dr. Yusheng Xie Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202424832
