2023年10月20日，中國科學(xué)院上海藥物研究所陸曉杰研究團(tuán)隊(duì)和譚敏佳研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合復(fù)旦大學(xué)藥學(xué)院周璐團(tuán)隊(duì)共同在《美國化學(xué)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(jié)合基于活性的蛋白質(zhì)組分析（Activity-based Protein Profiling, ABPP）技術(shù)和DNA編碼化合物庫（DNA Encoded Library, DEL）技術(shù)的“ABPP-CoDEL”技術(shù)用于共價(jià)苗頭化合物的發(fā)現(xiàn)，并應(yīng)用該方法為一系列蛋白找到了靶向酪氨酸的共價(jià)苗頭化合物。
共價(jià)小分子藥物已經(jīng)成為小分子藥物研發(fā)的一個(gè)重要模式，如何快速、高效的發(fā)現(xiàn)共價(jià)苗頭化合物，是加快共價(jià)小分子藥物研發(fā)的關(guān)鍵步驟之一；另一方面，目前共價(jià)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(jià)小分子藥物也具有重要意義。
DEL技術(shù)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(lǐng)域的常用篩選技術(shù)。最近，DEL應(yīng)用于共價(jià)篩選的例子也相繼出現(xiàn)。例如，陸曉杰團(tuán)隊(duì)聯(lián)合李佳團(tuán)隊(duì)和上海大學(xué)廖新化團(tuán)隊(duì)，采用靶向Cys的共價(jià)DEL篩選，獲得了BTK，JAK3 和PIN1等蛋白的具有全新結(jié)構(gòu)的共價(jià)苗頭化合物（ACS Med. Chem. Lett. 2022, 13, 1574-1581）。近年來，隨著質(zhì)譜技術(shù)的發(fā)展，基于質(zhì)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(shù)的出現(xiàn)，大大加快了新藥靶點(diǎn)的識別和共價(jià)苗頭化合物的發(fā)現(xiàn)速度。ABPP技術(shù)可以通過活性探針快速確定目標(biāo)靶點(diǎn)，將ABPP中的活性探針結(jié)構(gòu)引入到DEL的構(gòu)建中，合成針對鑒定靶點(diǎn)的共價(jià)DEL，可以有效提高DEL篩選新靶點(diǎn)的成功率。因此，陸曉杰研究團(tuán)隊(duì)（主要從事DEL技術(shù)開發(fā)）和譚敏佳研究團(tuán)隊(duì)（主要從事基于蛋白組學(xué)的靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)）聯(lián)合復(fù)旦大學(xué)藥學(xué)院周璐研究團(tuán)隊(duì)（主要利用化學(xué)生物學(xué)技術(shù)來發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新藥物）提出了結(jié)合ABPP技術(shù)和DEL技術(shù)的“ABPP-CoDEL”技術(shù)用于共價(jià)苗頭化合物的發(fā)現(xiàn)。
研究團(tuán)隊(duì)首先采用ABPP技術(shù)鑒定了磺酰氟親電體探針的反應(yīng)性蛋白譜，篩選出了能夠與磺酰氟彈頭反應(yīng)的蛋白庫；同時(shí)，將磺酰氟彈頭引入到了DEL的構(gòu)建中，設(shè)計(jì)合成了具有結(jié)構(gòu)多樣性的理論化合物數(shù)量為67 million的共價(jià)DEL；緊接著，挑選了三個(gè)具有不同催化功能的靶蛋白作為模型蛋白進(jìn)行DEL共價(jià)篩選普適性驗(yàn)證，結(jié)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(dá)70 nM）；隨后，通過蛋白質(zhì)譜學(xué)和晶體學(xué)手段驗(yàn)證了所得苗頭化合物與靶蛋白的酪氨酸反應(yīng)位點(diǎn)和共價(jià)結(jié)合模式，并通過熒光標(biāo)記和Pull-down實(shí)驗(yàn)考察了靶點(diǎn)選擇性；最后，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了針對PGAM1靶點(diǎn)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(fù)性，并對所得苗頭化合物進(jìn)行了構(gòu)效關(guān)系的研究。
總之，ABPP-CoDEL技術(shù)的應(yīng)用，拓展了共價(jià)DEL的應(yīng)用范圍，通過引入更多不同種類的親電體彈頭，有望進(jìn)一步靶向更多種類的親核氨基酸，從而拓展該方法的應(yīng)用范圍。
復(fù)旦大學(xué)藥學(xué)院博士研究生江露露、上海藥物所博士研究生劉思秀與復(fù)旦大學(xué)藥學(xué)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(fù)旦大學(xué)藥學(xué)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(xué)基金委、上海市科委的基金項(xiàng)目的資助。
通過ABBP-CoDEL技術(shù)發(fā)現(xiàn)靶向絡(luò)氨酸的苗頭化合物
（供稿部門：陸曉杰課題組）
