溴结构域 （Bromodomains, BRDs）是通过蛋白质-蛋白质相互作用识别组蛋白和非组蛋白乙酰化赖氨酸 （Kac）的蛋白质基序（“阅读器”）。迄今为止，在人类46 种不同蛋白质中共发现了61个BRDs，他们在各种细胞过程中发挥了重要的作用，其功能异常与炎症、纤维化、癌症和心血管等多种疾病相关。自其第二亚家族（BET）的首个癌症与炎症抑制剂被报道以来，BET蛋白已成为重要的药物靶点。尽管已有多个小分子药物进入临床试验，但这些抑制剂常常存在胃肠道毒性及抗药性问题。值得注意的是，BET包含高度相似（~95%）的串联结构域BD1与BD2，因此，解码BET不同结构域的生物学特性以及开发其单一结构域的选择性抑制剂，已成为突破现有瓶颈的新策略。
与非共价抑制剂相比，靶向共价抑制剂（Targeted covalent inhibitor, TCI） 可以提供更持久的作用时间、更强的效力和更高的选择性，还能有效克服靶蛋白突变导致的耐药性。近日，山东大学的谢玉生教授、新加坡国立大学的姚少钦教授、深圳湾实验室的王蕊教授和暨南大学的张志民教授合作，基于活细胞及动物体内BRDs赖氨酸可配体性全景图谱的系统性绘制，设计开发了首个BET-BD1选择性共价抑制剂BDS4/BDS6。 生物信息学分析表明，BRDs的活性口袋附近含有多个保守赖氨酸残基，为设计靶向赖氨酸的BRD共价抑制剂提供了理论基础。进一步地，通过设计合成基于不同类型赖氨酸反应性共价弹头的BRDs广谱活性探针，并利用化学蛋白质组学技术，在活细胞及动物体内系统性绘制了BRDs的可配体赖氨酸全景图谱，结果表明，2-乙炔基苯甲醛 （EBA）共价弹头可偏好性地结合BET蛋白。在此关键基础上，利用BET蛋白 BD1和BD2结构域活性口袋附近可反应赖氨酸残基之间的差异性，设计合成了一系列不可逆（BDS1-4）与可逆（BDS5-6）的共价小分子抑制剂。 其中，BDS4和BDS6 对 BD1 的选择性是 BD2 的 104和89 倍，位点质谱和 X-ray晶体学证实 EBA共价弹头和BRD4-BD1 活性口袋附近的K91共价结合，细胞内的选择性评价也证明了其对BET蛋白的偏好性。BDS4不仅表现出长效抗癌活性，更在细胞和动物模型中展现出显著优于RVX-208（已报道的BD2选择性非共价抑制剂）的抗纤维化效果——后者仅表现出边际效应。可逆共价抑制剂BDS6则为改善药代动力学性能提供了新的策略。该工作体现了化学生物学与药物化学/生命科学的深度融合，所开发的化学工具也为解析BET蛋白BD1与BD2的生物学功能提供了关键手段。 论文信息 Lysine-Targeting, Covalent Inhibitors of Bromodomain BD1 of BET Proteins in Live Cells and Animals Tao Li, Wenjie Zhang, Yiqing Wang, Guangyu Xu, Fengfei Miao, Peng Chen, Guanghui Tang, Xiaotong Ze, Jing Xiang, Jiaqian Yan, Dr. Miaomiao Wang, Min Liu, Xiaojie Wang, Wei Tang, Prof. Dr. Fan Yi, Prof. Dr. Zhi-Min Zhang, Dr. Rui Wang, Prof. Dr. Shao Q Yao, Prof. Dr. Yusheng Xie Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202424832
