共價抑制劑是通過共價鍵與靶蛋白殘基發生不可逆結合，從而發揮其生物學功能的一類抑制劑。共價抑制首先通過可逆配體與靶蛋白結合，從而促進富含電子化學彈頭近距離接近并共價耦合結合口袋附近活性殘基。共價抑制劑具有高藥效、長靶向結合、強選擇性等優勢，同時可以靶向“不可成藥”靶點，解決耐藥性問題。然而，傳統共價抑制劑與靶蛋白質結合需實現適當的結構匹配，特別是要求有合適的親核殘基，這一要求發展共價抑制劑帶來了極大地挑戰。另外，設計可控反應活性彈頭對提高共價抑制生物安全性具有重要意義。
在前期乏氧響應非天然氨基酸調控多肽自組裝及腫瘤成像的工作基礎上（J. Am. Chem. Soc. 2021, 143:13854-13864），團隊通過鈀催化的鈴木偶聯反應設計并合成了高效的乏氧可激活彈頭4-苯基-1-甲基-2-硝基咪唑（pmNI）。該彈頭能夠在NTR酶作用下生成氮鎓離子親電中間體，從而能夠與半胱氨酸形成共價偶聯物。而在常氧條件下，pmNI保持無活性狀態，表明其作為NTR響應的巰基靶向共價偶聯可激活彈頭的可行性。將反應彈頭，配體抑制劑分別與啞鈴型七肽EIISIIE共價連接，三者共組裝形成超分子共價抑制劑EISCI。該共價抑制劑被乏氧癌細胞有效攝取后，在配體amq-EIS與靶蛋白EGFR非共價結合作用下，乏氧有效激活反應彈頭與靶蛋白共價偶聯，從而阻斷EGFR自身磷酸化及下游信號通路，促進細胞凋亡。此外，組裝體同時負載可逆配體以及反應彈頭能夠提供靈活的臨近距離，從而能夠利用該策略實現對非共價結合口袋附近無半胱氨酸蛋白C-MET的共價抑制。溶液中的表征實驗表明形成的超分子共價抑制劑共組裝為納米帶。該超分子共價抑制劑有效增強了配體與靶蛋白的非共價結合，而且所含反應彈頭保持著乏氧激活共價連接半胱氨酸的特性，從而能夠強效抑制EGFR激酶活性。
圖2. 反應彈頭pmNI以及超分子共價抑制劑EISCI的構筑及其結構與生物功能表征。
圖3. 超分子共價抑制劑EISCI的體內腫瘤治療療效。
原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adfm.202411179
