子科生物報道:共價藥物近年來受到廣泛關(guān)注，例如2022年銷售額達(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抑制劑。然而，共價藥物的開發(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抑制劑的發(fā)現(xiàn)研究中取得進(jìn)展，建立了“六價硫氟交換體外篩選”（SuFEx in vitro selection）技術(shù)平臺（圖1），使得在超大容量分子庫中快速發(fā)現(xiàn)寡核苷酸形式的蛋白互作共價抑制劑從此成為可能。這種從頭直接針對靶蛋白交聯(lián)活性進(jìn)行篩選的思路，對發(fā)現(xiàn)兼具高活性與高特異性的共價抑制劑至關(guān)重要。

圖1.六價硫氟交換體外篩選：從20萬億種共價功能化的寡核苷酸序列中發(fā)現(xiàn)蛋白互作共價抑制劑

新冠病毒依賴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識別并感染宿主細(xì)胞。向宇課題組利用六價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抑制劑。其中一種共價抑制劑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)計了共價抑制劑SF-Seq2-Mod，其體外抑制新冠病毒感染的半抑制濃度（IC50）為nM級別，顯著優(yōu)于無SuFEx共價彈頭的同等序列（IC50為百nM級別），表明共價抑制機(jī)制的相對優(yōu)勢（圖2b）。

圖2.通過六價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59億美元收購了美國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，所針對的靶點是人補(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)的共價抑制劑（圖3），為開發(fā)性能更優(yōu)越的hC5共價適體打下了基礎(chǔ)。該研究同時也表明，六價硫氟交換體外篩選技術(shù)有望廣泛適用于開發(fā)靶向各種不同蛋白的共價抑制劑。

圖3.通過六價硫氟交換體外篩選技術(shù)發(fā)現(xiàn)的人補(bǔ)體hC5蛋白共價抑制劑及其體外活性

以上研究成果以“從萬億種六價硫氟交換修飾的寡核苷酸序列中發(fā)現(xiàn)蛋白互作共價抑制劑”（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。