共價抑制劑是通過共價鍵與靶蛋白殘基發(fā)生不可逆結(jié)合，從而發(fā)揮其生物學功能的一類抑制劑。共價抑制首先通過可逆配體與靶蛋白結(jié)合，從而促進富含電子化學彈頭近距離接近并共價耦合結(jié)合口袋附近活性殘基。共價抑制劑具有高藥效、長靶向結(jié)合、強選擇性等優(yōu)勢，同時可以靶向“不可成藥”靶點，解決耐藥性問題。然而，傳統(tǒng)共價抑制劑與靶蛋白質(zhì)結(jié)合需實現(xiàn)適當?shù)慕Y(jié)構(gòu)匹配，特別是要求有合適的親核殘基，這一要求發(fā)展共價抑制劑帶來了極大地挑戰(zhàn)。另外，設計可控反應活性彈頭對提高共價抑制生物安全性具有重要意義。
在前期乏氧響應非天然氨基酸調(diào)控多肽自組裝及腫瘤成像的工作基礎上（J. Am. Chem. Soc. 2021, 143:13854-13864），團隊通過鈀催化的鈴木偶聯(lián)反應設計并合成了高效的乏氧可激活彈頭4-苯基-1-甲基-2-硝基咪唑（pmNI）。該彈頭能夠在NTR酶作用下生成氮鎓離子親電中間體，從而能夠與半胱氨酸形成共價偶聯(lián)物。而在常氧條件下，pmNI保持無活性狀態(tài)，表明其作為NTR響應的巰基靶向共價偶聯(lián)可激活彈頭的可行性。將反應彈頭，配體抑制劑分別與啞鈴型七肽EIISIIE共價連接，三者共組裝形成超分子共價抑制劑EISCI。該共價抑制劑被乏氧癌細胞有效攝取后，在配體amq-EIS與靶蛋白EGFR非共價結(jié)合作用下，乏氧有效激活反應彈頭與靶蛋白共價偶聯(lián)，從而阻斷EGFR自身磷酸化及下游信號通路，促進細胞凋亡。此外，組裝體同時負載可逆配體以及反應彈頭能夠提供靈活的臨近距離，從而能夠利用該策略實現(xiàn)對非共價結(jié)合口袋附近無半胱氨酸蛋白C-MET的共價抑制。溶液中的表征實驗表明形成的超分子共價抑制劑共組裝為納米帶。該超分子共價抑制劑有效增強了配體與靶蛋白的非共價結(jié)合，而且所含反應彈頭保持著乏氧激活共價連接半胱氨酸的特性，從而能夠強效抑制EGFR激酶活性。
圖2. 反應彈頭pmNI以及超分子共價抑制劑EISCI的構(gòu)筑及其結(jié)構(gòu)與生物功能表征。
圖3. 超分子共價抑制劑EISCI的體內(nèi)腫瘤治療療效。
原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adfm.202411179
