清華新聞網(wǎng)9月7日電 共價(jià)藥物近年來(lái)受到廣泛關(guān)注，例如2022年銷(xiāo)售額達(dá)85億美元的抗癌藥物依魯替尼就是一種靶向布魯頓氏酪氨酸激酶的共價(jià)抑制劑。然而，共價(jià)藥物的開(kāi)發(fā)仍面臨高藥效與低副作用難以兼得的挑戰(zhàn)。近日，清華大學(xué)化學(xué)系向宇副教授課題組在蛋白互作共價(jià)抑制劑的發(fā)現(xiàn)研究中取得進(jìn)展，建立了“六價(jià)硫氟交換體外篩選”（SuFEx in vitro selection）技術(shù)平臺(tái)（圖1），使得在超大容量分子庫(kù)中快速發(fā)現(xiàn)寡核苷酸形式的蛋白互作共價(jià)抑制劑從此成為可能。這種從頭直接針對(duì)靶蛋白交聯(lián)活性進(jìn)行篩選的思路，對(duì)發(fā)現(xiàn)兼具高活性與高特異性的共價(jià)抑制劑至關(guān)重要。
圖1.六價(jià)硫氟交換體外篩選：從20萬(wàn)億種共價(jià)功能化的寡核苷酸序列中發(fā)現(xiàn)蛋白互作共價(jià)抑制劑
新冠病毒依賴(lài)其刺突蛋白與宿主細(xì)胞表面受體蛋白之間的蛋白互作來(lái)識(shí)別并感染宿主細(xì)胞。向宇課題組利用六價(jià)硫氟交換體外篩選技術(shù)，成功發(fā)現(xiàn)了一系列靶向新冠病毒刺突蛋白的共價(jià)抑制劑。其中一種共價(jià)抑制劑SF-Seq2能夠交聯(lián)刺突蛋白受體結(jié)合域的關(guān)鍵氨基酸殘基Y421和K458（圖2a）。據(jù)此，進(jìn)一步設(shè)計(jì)了共價(jià)抑制劑SF-Seq2-Mod，其體外抑制新冠病毒感染的半抑制濃度（IC50）為nM級(jí)別，顯著優(yōu)于無(wú)SuFEx共價(jià)彈頭的同等序列（IC50為百nM級(jí)別），表明共價(jià)抑制機(jī)制的相對(duì)優(yōu)勢(shì)（圖2b）。
圖2.通過(guò)六價(jià)硫氟交換體外篩選技術(shù)發(fā)現(xiàn)的新冠病毒刺突蛋白共價(jià)抑制劑及其體外活性
2023年7月，日本Astellas公司以59億美元收購(gòu)了美國(guó)Iveric Bio公司，其核心資產(chǎn)是一種被批準(zhǔn)用于治療年齡相關(guān)性黃斑病變的適體抑制劑，所針對(duì)的靶點(diǎn)是人補(bǔ)體hC5蛋白。向宇課題組以hC5為靶蛋白進(jìn)行篩選，發(fā)現(xiàn)了能夠阻止hC5引發(fā)體外溶血效應(yīng)的共價(jià)抑制劑（圖3），為開(kāi)發(fā)性能更優(yōu)越的hC5共價(jià)適體打下了基礎(chǔ)。該研究同時(shí)也表明，六價(jià)硫氟交換體外篩選技術(shù)有望廣泛適用于開(kāi)發(fā)靶向各種不同蛋白的共價(jià)抑制劑。
圖3.通過(guò)六價(jià)硫氟交換體外篩選技術(shù)發(fā)現(xiàn)的人補(bǔ)體hC5蛋白共價(jià)抑制劑及其體外活性
以上研究成果以“從萬(wàn)億種六價(jià)硫氟交換修飾的寡核苷酸序列中發(fā)現(xiàn)蛋白互作共價(jià)抑制劑”（Discovering covalent inhibitors of protein–protein interactions from trillions of sulfur(VI) fluoride exchange-modified oligonucleotides）為題發(fā)表在《自然·化學(xué)》（Nature Chemistry）期刊上。
文章共同第一作者為清華大學(xué)化學(xué)系2019級(jí)博士生秦梓宸和2021級(jí)博士生張愷寧，通訊作者為向宇副教授。
該研究得到了清華大學(xué)化學(xué)系童愛(ài)軍教授課題組、中國(guó)科學(xué)院武漢病毒研究所危宏平研究員課題組、上海交通大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院張川教授課題組的合作支持，以及來(lái)自清華大學(xué)分析中心朱奕穎工程師、上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院傅宇成醫(yī)師、北京協(xié)同創(chuàng)新研究院顧春梅副研究員的技術(shù)支持。該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、清華大學(xué)“篤實(shí)”專(zhuān)項(xiàng)的支持。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41557-023-01304-z
供稿：化學(xué)系
題圖設(shè)計(jì)：趙存存
編輯：李華山
審核：郭玲
