Bropirimine

二肽基肽酶8/9（DPP8/9）是二肽基肽酶4活性/结构同系物（DASH）亚家族的丝氨酸蛋白酶，因其在细胞焦亡（pyroptosis）和泛素介导的蛋白降解等生物过程中发挥关键作用，成为抗炎和抗癌药物研发的新兴靶点[1]。与临床应用于糖尿病治疗的DPP4靶点以及用于抗体偶联药物肿瘤特异性递送的成纤维细胞活化蛋白-α （FAP）不同的是，DPP8/9位于胞质和细胞核，功能尚未完全阐明。目前已有多种基于底物结构的可逆或不可逆DPP8/9抑制剂被开发，如VbP、1G244和Tominostat，但普遍存在的脱靶风险则限制了上述分子的进一步研究与临床应用[2]。因此开发具有高选择性且机制明确的DPP8/9共价抑制剂，成为该领域的研究重点。德国Duisburg-Essen大学的Markus Kaiser教授课题组针对这一问题，以已报道的DPP4天然产物抑制剂Sulphostin为先导，在阐明其与DPP蛋白的共价结合模式基础上进一步引入疏水性烷基链，成功开发出具有良好细胞通透性、并在DPP8/9抑制活性和选择性上均提升显著的共价抑制剂。近日，该项研究工作发表在了Nature Communications上（Nat Commun 2025, 16(1), 3208）[3]。研究人员首先比较了Sulphostin对DPP4以及DPP8/9的抑制活性， Sulphostin对上述三种蛋白均具有抑制活性，但其对DPP8/9的抑制能力显著低于DPP4（DPP4 IC50 =79 ± 29 nM; DPP8 IC50=6930 ± 620 nM；DPP9 IC50=1392 ± 108 nM）该结果表明Sulphostin能够作为DPP8/9抑制剂的先导化合物。随后研究人员通过非变性质谱与晶体解析进一步阐明了Sulphostin与DPP蛋白的结合模式。Sulphostin首先以可逆方式与DPP蛋白结合，形成非共价复合物；随后，酶活性位点的丝氨酸残基对其磷酰基发起亲核进攻，释放3-氨基哌啶-2-酮作为离去基团，并在丝氨酸上形成稳定的磷酸氨基磺酸酯共价修饰，从而实现对DPP蛋白的不可逆抑制。（图1）。图1、Sulphostin与DPP蛋白的晶体结构与共价修饰过程研究人员进一步探究了Sulphostin共价修饰反应的特异性，使用氟磷酸盐-炔烃对HEK 293细胞裂解物进行了竞争性的基于活性的蛋白质分析（activity-based protein profiling ，ABPP）。结果表明，细胞裂解液中共富集到了21 个蛋白质组，其中 19 个是丝氨酸水解酶，包括 DPP8/9，进一步证明Sulphostin能够作为DPP8/9共价抑制剂开发的先导化合物（图2）。图2、Sulphostin选择性共价修饰丝氨酸水解酶为进一步开发兼具细胞通透性与高选择性的DPP8/9共价抑制剂，研究人员以N-膦酰-(S)-3-氨基哌啶-2-酮为核心结构，在磷酰基引入不同长度的疏水烷基链进行结构优化。测活结果表明，烷基链长度与DPP8/9抑制活性呈正相关，而对DPP4的抑制活性基本不变，提示通过疏水位点调节可实现对DPP8/9的选择性增强。其中，C12链的化合物8对DPP8和DPP9的IC₅₀分别为96 ± 8 nM和486 ± 49 nM，活性最强。在此基础上，研究人员为实现化学探针功能进一步合成了含炔基的衍生物（化合物9和10）。与烷基衍生物的趋势相反，C5炔基化合物9对DPP8的抑制能力（IC₅₀ = 668 ± 43 nM）显著优于C8链炔基化合物，提示在弹头下游引入π体系有利于增强抑制作用。基于上述构效关系，研究人员进一步构建了多个芳香族衍生物。化合物11（含苯环）对DPP8和DPP9的IC₅₀分别为370 ± 23 nM和1909 ± 158 nM，对位引入溴原子的化合物12进一步增强了活性与选择性，尝试引入磺酰基（化合物15）以模拟Sulphostin的氨基磺酸酯结构未能提升活性，反而降低了抑制活性。研究人员最终结合长链烷基与芳香结构设计了化合物16，该化合物在所测分子中表现最优：DPP8 IC₅₀为14 ± 1 nM，且对DPP9和DPP4分别具备约21倍和1154倍选择性。动力学研究表明，该化合物通过共价方式不可逆抑制靶酶，其kapp值分别为DPP8：51,249 M⁻¹s⁻¹，DPP9：2310 M⁻¹s⁻¹，DPP4：20 M⁻¹s⁻¹，验证了其卓越的抑制活性与靶点选择性。（图3）。图3、以Sulphostin为先导的结构改造为验证衍生物是否延续了先导化合物Sulphostin的作用机制，研究团队解析了化合物16与DPP9的共晶结构。结果表明，化合物16与DPP9的催化性丝氨酸残基（Ser730）形成共价键，同时其(S)-3-氨基哌啶-2-酮结构作为离去基团脱离。此外，磷酸酯的乙氧基嵌入由Val756、Val811和Tyr762组成的疏水性S1位点，而疏水侧链（2-(4-戊基苯硫基)乙基）则穿过S'区域弯折进入S2口袋。尽管该疏水尾部未与蛋白形成明显特异性相互作用，但其柔性构象有助于口袋填充，从而增强了整体亲合力。磷酰氧与Tyr644侧链之间形成的氢键也为配体结合提供了进一步稳定性。晶体结构不仅证实了化合物16在结合模式上与Sulphostin的相似性，还揭示了其在抑制活性和靶点选择性上的优化机制，为后续开发更具靶向性的DPP8/9共价抑制剂提供了关键依据。（图4）。图4、化合物16与DPP9的晶体结构小结：DPP8/9作为临床相关的丝氨酸外肽酶，其选择性抑制一直缺乏系统设计策略。本研究受天然产物Sulphostin启发，提出以(S)-3-氨基哌啶-2-酮为选择性离去基团，构建新型N-膦酰类共价抑制剂，实现了对DPP8/9的高效、选择性靶向。优选化合物不仅在体外表现出纳摩尔级的抑制活性，还具备良好细胞通透性和共价结合能力。该策略为丝氨酸酶类共价抑制剂的理性设计提供了新思路，并有望拓展用于开发多种高选择性化学探针及先导药物分子。声明：发表/转载本文仅仅是出于传播信息的需要，并不意味着代表本公众号观点或证实其内容的真实性。据此内容作出的任何判断，后果自负。若有侵权，告知必删！长按关注本公众号   粉丝群/投稿/授权/广告等请联系公众号助手 觉得本文好看，请点这里↓

“点击蓝字 关注我们Angew：上海药物所合作利用蛋白质组学数据指导的CoDEL筛选平台发现赖氨酸靶向共价抑制剂 PPS 2025年4月13日，中国科学院上海药物研究所陆晓杰课题组联合复旦大学周璐课题组和浙江大学医学院附属第二医院肿瘤研究所/浙江大学转化医学研究院孙毅课题组在国际学术期刊Angewandte Chemie International Edition上发表了题为“Proteome-Wide Data Guides the Discovery of Lysine-Targeting Covalent Inhibitors Using DNA-Encoded Chemical Libraries”的研究论文。该研究将基于活性的蛋白质组分析（Activity-Based Protein Profiling，ABPP）数据与共价DNA编码化合物库（Covalent DNA-Encoded Chemical Library，CoDEL）技术相结合，利用赖氨酸反应性蛋白质组学数据指导CoDEL筛选，发现了结构新颖、反应机制多样的赖氨酸靶向共价抑制剂。这一方法不仅扩展了共价靶向策略的靶标适用范围，也为共价抑制剂的理性设计提供了新的思路。共价药物通过与特定氨基酸残基形成共价键，实现对靶标蛋白的持久调控，是现代药物研发中的重要方向。相较于半胱氨酸靶向策略，赖氨酸作为共价结合位点能够克服半胱氨酸的丰度限制，拓宽潜在靶标的选择范围。近年来，基于结构的药物设计推动了赖氨酸靶向共价抑制剂的开发。然而，该方法对已知配体结构的依赖限制了其在新靶点或难成药靶点中的应用。CoDEL技术正逐步发展为共价药物开发的关键工具。陆晓杰课题组合作将该技术成功应用于半胱氨酸靶向共价抑制剂的发现，针对BTK、JAK3、PIN1及SARS-CoV-2非结构蛋白等靶标发现了具有全新结构的共价苗头化合物（ACS Med. Chem. Lett. 2022, 13, 1574-1581；J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, 33983-33996）。同时，陆晓杰课题组合作开发了ABPP-CoDEL联用策略，发现了一系列酪氨酸靶向的共价抑制剂（J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 25283-25292）。然而，目前仍缺乏专门针对赖氨酸的系统化CoDEL筛选平台。此外，由于赖氨酸在人类蛋白质组中分布广泛，随机靶标筛选效率较低。该研究中，研究团队通过整合基于化合物和基于弹头的ABPP数据，构建了包含高反应性且可配体化赖氨酸位点的蛋白质数据集，为筛选靶标的合理选择提供了支持。随后，引入8个具有不同反应机制的赖氨酸靶向共价弹头，合成了包含1070万个化合物的CoDELs。共价筛选结果发现了针对PGAM1、BRD家族蛋白和UBE2N的赖氨酸靶向共价抑制剂。其中，化合物1是PGAM1的活性光共价配体，化合物4与BRD家族蛋白溴结构域中未被探索的位点形成可逆共价键。值得注意的是，化合物9能够不可逆地与UBE2N结合，诱导UBE2N/UBE2V2复合物的构象变化，破坏泛素链的形成并干扰其下游功能活性，为调节UBE2N介导的泛素化途径提供了一种新机制。该研究通过将整合蛋白质组学数据和共价DEL技术，为赖氨酸靶向共价抑制剂的发现提供了一个高效筛选平台。上海药物所博士研究生吴鑫源、复旦大学博士研究生李顺尧与浙江大学转化医学院博士研究生梁婷为该论文的共同第一作者。上海药物所陆晓杰研究员、复旦大学周璐教授和浙江大学医学院附属第二医院肿瘤研究所/浙江大学转化医学研究院孙毅教授为该论文的共同通讯作者。该项工作获得了上海药物所郑明月研究员、赵玉军研究员、陈小华研究员和谭敏佳研究员的支持和帮助。该研究得到了上海同步辐射光源和上海药物所质谱技术平台的支持，并得到了国家自然科学基金委、国家重点研发计划、上海市科委项目、上海药物所自主研发项目、浙江省自然科学基金和浙江省领军创新创业团队引进计划的资助。全文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202505581文章来源：上海药物所美编排版：史鑫宇文章审核：周碧远 史鑫宇 罗琪【免责声明】以上内容来源于互联网，不代表本平台立场或观点；如有侵犯作者著作权，请及时与我们联系（Tel：025-83271227，或直接在微信平台留言），我们将及时更正或删除。《药学进展》杂志由国家教育部主管、中国药科大学和中国药学会共同主办，中国科技核心期刊（中国科技论文统计源期刊）。刊物以反映药学科研领域的新方法、新成果、新进展、新趋势为宗旨，以综述、评述、行业发展报告为特色，以药学学科进展、技术进展、新药研发各环节技术信息为重点，是一本专注于医药科技前沿与产业动态的专业媒体。《药学进展》注重内容策划、加强组稿约稿、深度挖掘、分析药学信息资源、在药学学科进展、科研思路方法、靶点机制探讨、新药研发报告、临床用药分析、国际医药前沿等方面初具特色；特别是医药信息内容以科学前沿与国家战略需求相合，更加突出前瞻性、权威性、时效性、新颖性、系统性、实战性。根据最新统计数据，刊物篇均下载率连续三年蝉联我国医药期刊榜首，复合影响因子1.216，具有较高的影响力。《药学进展》编委会由国家重大专项化学药总师陈凯先院士担任主编，编委由新药研发技术链政府监管部门、高校科研院所、制药企业、临床医院、CRO、金融资本及知识产权相关机构近两百位极具影响力的专家组成。联系《药学进展》↓↓↓编辑部官网：pps.cpu.edu.cn；邮箱：yxjz@163.com；电话：025-83271227。欢迎投稿、订阅！往期推荐聚焦“兴药为民·2023生物医药创新融合发展大会”“兴药为民·2023生物医药创新融合发展大会”盛大启幕！院士专家齐聚杭城，绘就生物医药前沿赛道新蓝图“兴药强刊”青年学者论坛暨《药学进展》第二届青年编委会议成功召开“兴药为民·2023生物医药创新融合发展大会”路演专场圆满收官！校企合作新旅程已启航我知道你在看哟