創(chuàng)新藥物先導化合物發(fā)現(xiàn)Discovery of lead compounds for innovative drugs
技術(shù)背景：
目前FDA批準的藥物所針對的靶點僅有約800個，存在大量已知疾病相關(guān)靶點“無藥可及”，大多數(shù)的藥物篩選技術(shù)都是以純蛋白作為實驗體系，靶點蛋白質(zhì)在表達純化過程中會遇到很多問題，比如表達體系不好選擇，純度難以提高，結(jié)構(gòu)和活性難以保持等，這些挑戰(zhàn)對于膜蛋白相關(guān)靶點尤其突出。因此，第一步靶標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)。
化學蛋白質(zhì)組學技術(shù)的問世革命性地將藥物發(fā)現(xiàn)從純蛋白體系帶入了活細胞體系。以共價藥物先導化合物發(fā)現(xiàn)為例，從結(jié)構(gòu)多樣的分子庫出發(fā)，在活細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)組學分析技術(shù)（activity-based protein profiling，ABPP）捕捉分析每個小分子與靶點蛋白質(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。
技術(shù)優(yōu)勢：
技術(shù)平臺：
基于 DIA-ABPP（Data-Independent Acquisition-Activity-Based Protein Profiling）專利，發(fā)現(xiàn)針對蛋白質(zhì)上結(jié)合位點*的共價化合物的工作流程。
（*共價結(jié)合位點是指可被化學探針標記的氨基酸，從而實現(xiàn)配體性）。
平臺優(yōu)勢：
01.樣品量低：每個樣品僅需~50 μg蛋白質(zhì)組；
02.數(shù)據(jù)量大：同時制備96個樣品，產(chǎn)生>96*15,000個小分子-位點作用信息
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
04.穩(wěn)定性高：不同響應(yīng)強度的肽段均能穩(wěn)定定量(105-107),>80%檢測肽段CV< 0.2
半胱氨酸共價靶點庫
半胱氨酸靶向共價庫包含具有代表性的溫和親電 “彈頭”，如丙烯酰胺和氯乙酰胺。“類藥” 庫包含約 3000 種化合物，其中 80% 以上的化合物分子量為 300 - 500 Da。對于大多數(shù)化合物而言，任意兩個成員之間的Tanimoto 相似性指數(shù)約為 0.3，表明其具有高度的多樣性。
蛋白靶點庫
目前，基于巰基化學探針捕獲的蛋白靶點庫涵蓋12421個蛋白，覆蓋39962個半胱氨酸結(jié)合位點，分布在多個具有重要生物學功能的蛋白靶點家族，例如Kinases, GPCRs，Deubiquitylases, Phosphatases, Transcripition factors, E3 ligases 等難成藥靶點。
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 共價結(jié)合，基于復合物模型，C69是獨立于WDR結(jié)構(gòu)域的新口袋，未來有潛力用于開發(fā)全新的PROTAC分子。（J. Am. Chem. Soc. 2022; Nat.Commun. 2024).
