創(chuàng)新藥物先導(dǎo)化合物發(fā)現(xiàn)Discovery of lead compounds for innovative drugs
技術(shù)背景：
目前FDA批準(zhǔn)的藥物所針對(duì)的靶點(diǎn)僅有約800個(gè)，存在大量已知疾病相關(guān)靶點(diǎn)“無(wú)藥可及”，大多數(shù)的藥物篩選技術(shù)都是以純蛋白作為實(shí)驗(yàn)體系，靶點(diǎn)蛋白質(zhì)在表達(dá)純化過(guò)程中會(huì)遇到很多問(wèn)題，比如表達(dá)體系不好選擇，純度難以提高，結(jié)構(gòu)和活性難以保持等，這些挑戰(zhàn)對(duì)于膜蛋白相關(guān)靶點(diǎn)尤其突出。因此，第一步靶標(biāo)蛋白的純化和制備經(jīng)常成為了藥物發(fā)現(xiàn)的“卡脖子”環(huán)節(jié)。
化學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)的問(wèn)世革命性地將藥物發(fā)現(xiàn)從純蛋白體系帶入了活細(xì)胞體系。以共價(jià)藥物先導(dǎo)化合物發(fā)現(xiàn)為例，從結(jié)構(gòu)多樣的分子庫(kù)出發(fā)，在活細(xì)胞水平給予小分子處理，確保蛋白質(zhì)均處于自然活性狀態(tài)，之后借助于生物活性探針，利用基于活性的蛋白質(zhì)組學(xué)分析技術(shù)（activity-based protein profiling，ABPP）捕捉分析每個(gè)小分子與靶點(diǎn)蛋白質(zhì)的結(jié)合能力，構(gòu)建小分子與蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)。
技術(shù)優(yōu)勢(shì)：
技術(shù)平臺(tái)：
基于 DIA-ABPP（Data-Independent Acquisition-Activity-Based Protein Profiling）專(zhuān)利，發(fā)現(xiàn)針對(duì)蛋白質(zhì)上結(jié)合位點(diǎn)*的共價(jià)化合物的工作流程。
（*共價(jià)結(jié)合位點(diǎn)是指可被化學(xué)探針標(biāo)記的氨基酸，從而實(shí)現(xiàn)配體性）。
平臺(tái)優(yōu)勢(shì)：
01.樣品量低：每個(gè)樣品僅需~50 μg蛋白質(zhì)組；
02.數(shù)據(jù)量大：同時(shí)制備96個(gè)樣品，產(chǎn)生>96*15,000個(gè)小分子-位點(diǎn)作用信息
03.直接占據(jù)率：精確至藥物結(jié)合口袋內(nèi)半胱氨酸殘基位點(diǎn)
04.穩(wěn)定性高：不同響應(yīng)強(qiáng)度的肽段均能穩(wěn)定定量(105-107),>80%檢測(cè)肽段CV< 0.2
半胱氨酸共價(jià)靶點(diǎn)庫(kù)
半胱氨酸靶向共價(jià)庫(kù)包含具有代表性的溫和親電 “彈頭”，如丙烯酰胺和氯乙酰胺。“類(lèi)藥” 庫(kù)包含約 3000 種化合物，其中 80% 以上的化合物分子量為 300 - 500 Da。對(duì)于大多數(shù)化合物而言，任意兩個(gè)成員之間的Tanimoto 相似性指數(shù)約為 0.3，表明其具有高度的多樣性。
蛋白靶點(diǎn)庫(kù)
目前，基于巰基化學(xué)探針捕獲的蛋白靶點(diǎn)庫(kù)涵蓋12421個(gè)蛋白，覆蓋39962個(gè)半胱氨酸結(jié)合位點(diǎn)，分布在多個(gè)具有重要生物學(xué)功能的蛋白靶點(diǎn)家族，例如Kinases, GPCRs，Deubiquitylases, Phosphatases, Transcripition factors, E3 ligases 等難成藥靶點(diǎn)。
案例展示：
DCAF1 作為兩種不同 E3 連接酶（CRL4DCAF1 和 EDVP）的底物受體，在蛋白質(zhì)降解中發(fā)揮著關(guān)鍵的生理作用。我們首次發(fā)現(xiàn)了 Mol-380候選分子，能夠 與 DCAF1_C69 共價(jià)結(jié)合，基于復(fù)合物模型，C69是獨(dú)立于WDR結(jié)構(gòu)域的新口袋，未來(lái)有潛力用于開(kāi)發(fā)全新的PROTAC分子。（J. Am. Chem. Soc. 2022; Nat.Commun. 2024).
