DEL for蛋白-蛋白相互作用抑制剂发现 发布时间：2023-08-25

蛋白-蛋白相互作用（PPI）被认为是几乎所有生物过程的基础，在此基础上形成了复杂的相互作用网络，对这一互作网络的干扰或改变会导致潜在的生理紊乱或疾病。部分蛋白互作网络会参与肿瘤的发展，因而被认为是抗肿瘤靶点（图1）。因多种可能的复杂构象的存在和互作界面的特性，基于PPI的药物发现往往较为复杂。DNA编码化合物库（DEL）筛选是一种基于亲和力的小分子筛选，是PPI药物发现的强大工具。通过对目标PPI作用机制（MOA）的深入了解和筛选分组的合理设计，DEL能够筛选出具有所需MOA，甚至直接具有特定功能的高选择性的苗头化合物。

图1，PPI互作网络示例

直接筛选得到可干扰PPI的苗头化合物

PPI抑制剂发现面临的最大挑战之一是小分子的结合特性与互作蛋白或小肽的结合具有较大不同，PPI的相互作用位点更多是浅而大的界面，而非深而特征明显的口袋，这为小分子的结合带来了一定难度。凭借DEL分子所提供的庞大的化学空间，成都先导深耕PPI抑制剂发现十余年，大量可以与靶点结合的化合物被证实为能够直接抑制PPI过程的干扰抑制剂。针对细胞因子及其受体之间相互作用的研究是治疗自身免疫和自身炎症性疾病的关键，成都先导通过DEL筛选找到的IL-17A配体，被验证能有效阻断IL-17A和IL-17RA相互作用，且此系列化合物在药化优化后被进一步提名为临床候选化合物（图2）。

图 2，A）通过DEL成功鉴定直接作用于IL-17A: IL17RA互作的分子，DEL衍生的PPI抑制剂在IMQ诱导的银屑病模型（B、C）和EAE 模型（D、E）中都显示作用。

“定制化筛选策略”：以功能为导向的苗头化合物发现

特定环境（如信号配体结合、辅助因子相互作用、pH值变化）导致的构象改变是最常见的PPI调节途径之一，如通过形成复合物调控下游通路信号传递，或者开关型结构域在辅助因子存在或不存在时随着结构域朝向的改变而“打开或关闭”等。长期以来，“定制化筛选策略”一直被用于PPI基于构象变化和功能调控的化合物鉴定中，在互作蛋白、辅因子、激活剂和抑制剂等不同场景下，靶点蛋白不同构象的筛选能够直接获得具有特定功能的选择性性苗头化合物（图3）。

图3，A）PPI靶点存在不同辅助因子时的构象变化会带来不同的功能表现。B）从DEL筛选出的不同系列苗头化合物具有构象选择性。C）不同系列的苗头化合物的验证结果。

特殊MOA作用分子的鉴定

在一些特定的情况下，由于存在多重调控路径，靶蛋白的PPI通路会较为复杂。一方面，靶蛋白可能与互作蛋白1形成异源二聚体，并进一步与蛋白2形成三元复合物，从而上调下游信号通路；另一方面，靶蛋白可能与互作蛋白3形成另一种异源二聚体，并上调旁路信号通路。通过让互作蛋白以不同的组合参与DEL筛选来反映所有实际生理过程中可能出现的情况，我们最终成功获得了一系列苗头化合物，其中一个苗头化合物可以与靶蛋白-互作蛋白 1复合物结合。在后续进行的验证工作中，我们发现这种复合物结合分子可以稳定靶蛋白-互作蛋白1复合物，这一稳定剂的结合可以阻止三元复合物的进一步形成并阻止靶蛋白与互作蛋白3形成复合物。这是一种基于特殊MOA的双功能稳定剂，通过稳定靶蛋白特定状态来抑制其作用（图4）。

图 4，A）一系列通过DEL鉴定并通过正交方法确认的苗头化合物。B）进一步的MOA研究表明，在苗头化合物存在的情况下，基于特殊MOA的两个PPI互作路径均受到了干扰。

成都先导的蛋白互作靶点筛选

在成都先导的PPI筛选中，基于靶蛋白自身特性制定的DEL筛选方案对筛选成功起着决定性作用，通过引入不同的互作蛋白（或其他分子）来尽可能模拟靶蛋白的不同构型和不同生理过程中的状态的“定制化筛选策略”（图5），加上成都先导万亿级DNA编码化合物库，大量具有良好选择性、优秀的活性的苗头化合物被鉴定，助力PPI药物研发。

图5，DEL筛选中PPI靶点可能的筛选分组设计