Angew. Chem. | 用光化学探针鉴定Hedgehog酰基转移酶(HHAT)中的小分子抑制剂结合位点

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给大家介绍一篇发表在Angew上的文章,文章标题“Photochemical probe identification of a small-molecule inhibitor binding site in Hedgehog acyltransferase (HHAT)”,文章的通讯作者是来自帝国理工学院化学系的Tate教授。Tate课题组致力于通过发展化学方法理解并操纵生命系统,同时还从事药物化学和蛋白质化学合成方面的研究。

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本文是一篇方法性的文章。文中,作者报道了基于构效关系的Hedgehog酰基转移酶(HHAT)小分子抑制剂的开发,并在此基础上设计光化学探针,鉴定出该抑制剂与HHAT的结合位点。
在哺乳动物细胞膜上存在一种膜结合蛋白超家族:O-酰基转移酶蛋白家族。它们既是生长发育、食欲感知等生物过程中的重要参与者,同时也是治疗癌症和肥胖等疾病的一类靶点。HHAT就是这家族的一位成员,它在Hedgehog信号通路中能够以棕榈酰辅酶A(Pal-CoA)为反应底物,催化Hedgehog信号蛋白的棕榈酰化修饰。目前针对HHAT这一靶点,已经开发出一种小分子药物RUSKI-201。但是,这种药物包含两个尚未明确构型的手性中心,并且,它与HHAT的结合模式也尚不明了。这一方面阻碍了更有效的抑制剂的开发,另一方面也为研究其中的抑制机制提出了挑战。本文作者开发了一种更有效的抑制剂IMP-1575 (Ki = 38 nM),并运用光交联技术鉴定了其结合位点。
首先,作者从RUSKI-201出发,合成了一系列带有不同侧链的化合物以研究构效关系。作者从中筛选出化合物6,鉴定出其中发挥主要抑制作用的是手性碳原子为R构型的IMP-1575。并且,通过以上尝试,作者认为酰胺结构对于结合HHAT是必要的,而侧链的二级胺结构并非影响结合的决定因素。

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在这一想法和Forge软件计算模拟结果的支持下,作者发展了光交联的化学探针,以期它能在结合HHAT的同时报告结合位点。结果显示,化合物11展现了与RUSKI-201相近的抑制效果,并且能够与HHAT结合。发生光交联反应后,通过蛋白酶解和质谱分析,作者给出了探针与HHAT的结合位点。
从二维的拓扑模型来看,探针与HHAT的结合位点与HHAT催化活性位点相距较远。作者好奇的是在三维的图景下,以上二者是否存在空间上的联系。于是,通过Phyre2,SwissModel和Robetta这三种软件对HHAT蛋白质结构同源建模,作者给出了一种可能的模型,可以看到催化活性位点排布在中心孔的位置,而抑制剂与HHAT的结合位点在空间上与催化活性位点相近。由此可以推出,抑制剂可能与HHAT的底物Pal-CoA存在竞争关系。作者进一步通过动力学实验证明了这一点,同时还指出:以往的研究之所以认为RUSKI-201与Pal-CoA不存在竞争关系,是因为实验中没有测试抑制剂浓度低于10 μM的情形。

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总之,作者开发了HHAT的小分子抑制剂IMP-1575,并基于构效关系发展了光交联探针,鉴定了抑制剂与HHAT的结合位点,为研究其中的抑制机制带来了新的观点。

 

本文作者:ZF

责任编辑:WQW

文章链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202014457

DOI:10.1002/anie.202014457


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