文章图片
图1.从DNP中挖掘的大环核心
图片源自JMC
结果2：Keap1-Nrf2PPI的新型抑制剂
我们选择了Kelch样ECH相关蛋白1（Keap1）和核转录因子E2相关因子2（Nrf2）之间的PPI来评估我们的大环核心数据集 。 Keap1-Nrf2系统是氧化应激的重要细胞应答机制 ， 氧化应激涉及许多慢性、年龄相关或炎症性疾病 。 该PPI的抑制剂是药物开发的主要兴趣 ， 因为Nrf2控制着几种细胞保护性基因的表达 ， 但通过与Keap1的复合作用而受到负调控 ， 从而导致其泛素化和降解 。 Keap1-Nrf2PPI由Keap1上的一个高度极性口袋组成 ， 该口袋以高亲和力结合Nrf2上的肽段序列DEETGE和其他带负电荷的配体 。 我们假设大环由于其构象限制 ， 可能在Keap1的极性结合位点提供最佳结合 。 与目前大多数为酸性的Keap1抑制剂相比 ， 大环对于发现新型不带电抑制剂十分理想 ， 并且大环具有改善的细胞通透性和口服吸收性等性质 。 为了避免在对接大环核时偏向特定的结合位点构象 ， 我们选择了Keap1的四个高分辨率晶体结构 ， 这些结构在结合位点上表现出差异：两个结合小分子配体（PDBID：4IQK和3VNG）和两个空蛋白结构（PDBID：4IFJ和1ZGK） 。 通过GlideScores确定对接Keap1结构最好的十个核心 。 然后 ， 从合并的前十列表中找出已经对接到Keap1结构中的三个或四个的核心 ， 并选择它们作为潜在hit 。 有趣的是 ， 由此产生的前五个大环表现出很大的结构多样性（图1c） 。 分析对接pose表明 ， 环噻啶的核心很好地对接在所有四个Keap1结构中 ， 能够在结合位点深处结合并到达Kelch通道（图1d） 。 诱导契合对接表明 ， 环噻啶核的简化类似物 ， 如立体异构体6-9 ， 其中亚苯基的羟基和甲基以及脯氨酸的羟基已被去除（图2a） ， 也能够与Keap1结合 。 特别地 ， 在溶液分析（ISA）中基于表面等离子共振（SPR）的抑制实验中 ， 有9种能够抑制Keap1与Nrf2衍生肽的结合（KD=237μM）（图2a） 。 将I-脯氨酸部分的立体化学转化为10导致结合亲和力降低 ， 这表明其对抑制Keap1的重要性 ， 而I-脯氨酸的羟基化（11）则保持KD（图2a） 。 重要的是 ， 用不同的酰胺（12–15）取代甲酯可提供二甲酰胺14 ， 其活性比9强2个数量级 。 开环16的活性大大低于14；同样 ， 大环分别扩展一个和三个原子（17和18） ， 也失去了结合亲和力 ， 证实了大环对于抑制Keap1的关键作用 。 ISA中14的活性通过直接SPR结合测定法和等温滴定热法（ITC）证实 ， 这为Keap1提供了几乎相同的亲和力（图2b ， c） 。 大环14通过抑制与Keap1的结合而诱导Nrf2易位进入细胞核 ， 显示出细胞活性（图2d） 。 此外 ， 14具有较高的水溶性、跨Caco-2细胞单层的中低渗透性以及中等的体外微粒体清除率 。 因此 ， 14是一种有前途的先导化合物 ， 可以进一步优化为不带电的非酸性的靶向Keap1的高级先导化合物 。


文章图片
图2.环噻啶类似物的表征
图片源自JMC
结果3:抑制剂14与Keap1的复合物结构
我们确定了大环分子14和Keap1在2.4?分辨率下的复合物结构 ， 以了解不带电荷的14如何与Keap1的带电和极性结合位点结合 。 晶体结构证实14与Nrf2一样结合在Keap1的同一个极性结合位点（图3a） 。 对结构的分析表明 ， 亚苯基和大环的一部分被楔入R415和A556之间的相当疏水的口袋中 ， 除了R415和14之间的阳离子-π相互作用外 ， 复合物仅通过少数极性相互作用得以稳定 。 此外 ， 有个氯离子桥接了14中的Ser的NH和Keap1中的三个残基 ， 与通过基于片段的药物发现鉴定的具有高效抑制剂的复合物相似 。 由于在SPR和ITC分析以及细胞Nrf2易位分析中使用了生理盐条件 ， 因此我们认为这种复合物的形成也发生在生物学相关的环境中 。 大环化合物14在结合位点采用紧凑且稳定的结合构象的能力解释了为什么开环和扩环类似物16-18对Keap1具有显著较低的亲和力 。 Pro的一部分及其N-乙酰基在溶剂中的暴露符合以下事实：用羟脯氨酸（化合物11）替代不会影响抑制活性 。 使用PrimeMM-GBSA进行配体结合亲和力计算 ， 从而提供了对活性差异的潜在原因以及14和Keap1之间复合物稳定作用力的解释（图3b） 。 与实验解离常数相符 ， 大环14被预测对Keap1具有最高亲和力 ， 其中9和13被预测为中等 ， 而12和15被预测为相对较弱 。 我们发现非极性范德华和亲脂性相互作用是14的结合亲和力的主要贡献者 ， 并且它比抑制剂9和13具有更高的亲和力 。 根据计算 ， 非活性化合物12通过更强的极性（库仑）相互作用而得以稳定 ， 但同时被较大的去溶剂化作用抵消；而非活性化合物15形成了所研究的五个化合物之中最弱的极性（库仑）和范德华相互作用 。 有趣的是 ， 两个14的N-甲基与Pro和N-乙酰基的羰基之间的距离表明在这些残基之间形成了两个分子内非经典氢键（图3a） ， 这一发现得到了量子力学计算的支持 。 非经典氢键比氢键弱 ， 但是两个分子内非经典氢键可能会提供额外的构象限制来稳定14与Keap1的结合 。

• 满清唯一被封为皇贵妃的汉族女子，为乾隆生下3子，结局如何
• 汽车减震器如何判断损坏？
• 爱吃黄金的生物被发现，科学家们有一个大胆的想法
• 表面光泽是如何影响颜色感觉的？
• 奢侈品鉴定：关于时尚潮奢品牌Prada你知道要如何辨别真假吗
• 3月7日女生节，如何看待女生早熟的问题？中医上给出了答案
• ?韩国是如何“发家致富”的？
• 绝美！男子西藏发现蓝色古冰川，景象令人震撼，网友：请一定要保护好
• 马超如何轻松单杀对面，看清Fly的选择，玩家：不敢信！
• 如何在科幻中创造一个值得被拯救的世界 | 公开课