分享一篇发表在JACS上的文章，题目为“Light-Induced, Lysine-Targeting Irreversible Covalent Inhibition of the Human Oxygen Sensing Hydroxylase Factor Inhibiting HIF (FIH)”，通讯作者是来自中国药科大学的张晓进教授，他主要研究细胞氧感知通路和氧化还原系统；以及牛津大学的Christopher J. Schofield教授，他们主要研究加氧酶。这篇文章中作者报道了光诱导的靶向FIH蛋白Lys106位的共价抑制剂的开发。

细胞氧稳态是调节氧气供应和消耗之间平衡的基本生理机制。HIF是调节氧稳态的重要蛋白，因此对它们进行调控是重要的。HIF的转录激活受到加氧羟化酶FIH的抑制，在这篇文章中，作者针对FIH报道了一种具有选择性的光控共价抑制剂。光控共价抑制剂可以帮助研究转录的时间依赖性，因此具有重要的意义。

作者首先观察了已知的FIH抑制剂ZG-2291与蛋白结合的共晶结构。该抑制剂结合FIH的Tyr102位，使FIH活性位点构象翻转。作者发现在这种结合状态下，ZG-2291与附近具有柔性侧链的Lys106位发生相互作用，这启发他们开发靶向Lys106的FIH共价抑制剂。

作者希望利用伯胺和邻硝基苄醇（o-NBA）之间的光诱导环化点击反应，证明NBA-ZG-2291在光激活后与FIH共价反应，导致FIH催化的羟基化有效失活，从而能够对照研究FIH在氧感应和其他途径中的作用。

作者首先在小分子水平证明了NBA-ZG-2291和带保护基的赖氨酸可以在光激活下发生反应，2 h后反应饱和，产率约90%。

在蛋白质水平上进行测试，也发现NBA-ZG-2291和FIH反应后可以产生共价加合物。

在分子动力学模拟结果中，可以看到抑制剂的确与Lys106发生共价反应，使Lys106的柔性侧链被固定。测试结合亲和力，发现在无光照时，Ki为423nM，光照稳定后，Ki为40nM.

作者测试了抑制剂对FIH酶活的抑制能力，发现NBA-ZG-2291比ZG-2291有更强的抑制效果。

作者测试了NBA-ZG-2291对FIH的选择性。他们选择FIH的类似功能酶及底物HIF进行CETSA测定，结果发现只有FIH有明显的热移，其余蛋白无明显变化，说明NBA-ZG-2291对FIH有较好的选择性。

作者对FIH的靶蛋白EGLN3进行了分析。FIH可以抑制该蛋白表达，加入NBA-ZG-2291抑制剂后，EGLN3表达上调。但FIH被敲除后则没有该效果。

总之，这篇文章开发了FIH酶的光激活共价抑制剂，可以调控HIF等蛋白，对细胞内氧化还原情况进行调控。

本文作者：WYJ

责任编辑：WYQ

DOI：10.1021/jacs.5c01935

原文链接：https://doi.org/10.1021/jacs.5c01935