2025年4月13日，复旦大学周璐课题组联合中国科学院上海药物研究所陆晓杰课题组和浙江大学医学院附属第二医院肿瘤研究所/浙江大学转化医学研究院孙毅课题组在国际学术期刊Angewandte Chemie International Edition上发表了题为“Proteome-Wide Data Guides the Discovery of Lysine-Targeting Covalent Inhibitors Using DNA-Encoded Chemical Libraries”的研究论文。
共价药物通过与特定氨基酸残基形成共价键，实现对靶标蛋白的持久调控，是现代药物研发中的重要方向。由于半胱氨酸具有较高的反应性，现有共价药物大多靶向活性口袋周围的半胱氨酸，但是该策略受限于半胱氨酸的丰度，无法应用于口袋内不含半胱氨酸的蛋白质靶标。周璐课题组前期合作建立了基于活性的蛋白质组分析（Activity-Based Protein Profiling，ABPP）与共价DNA编码化合物库（Covalent DNA-Encoded Chemical Library，CoDEL）技术相结合的ABPP-CoDEL联用策略，发现了一系列酪氨酸靶向的共价抑制剂（J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 25283-25292），拓展了共价靶向氨基酸的种类。相较于上述两种氨基酸，赖氨酸丰富更高，作为共价结合位点能够进一步克服靶向氨基酸的丰度限制，拓宽潜在靶标的选择范围。然而，目前仍缺乏专门针对赖氨酸的系统化CoDEL筛选平台。
本研究中，研究团队通过整合基于化合物和基于弹头的ABPP数据，构建了包含高反应性且可配体化赖氨酸位点的蛋白质数据集，为筛选靶标的合理选择提供了支持。随后，引入8个具有不同反应机制的赖氨酸靶向共价弹头，合成了包含1070万个化合物的CoDELs。共价筛选结果发现了针对PGAM1、BRD家族蛋白和UBE2N的赖氨酸靶向共价抑制剂。其中，化合物1是PGAM1的光活性共价配体，化合物4与BRD家族蛋白溴结构域中未被探索的位点形成可逆共价键。值得注意的是，化合物9能够不可逆地与UBE2N结合，诱导UBE2N/UBE2V2复合物的构象变化，破坏泛素链的形成并干扰其下游功能活性，为调节UBE2N介导的泛素化途径提供了一种新机制。本研究通过整合蛋白质组学数据和共价DEL技术，为赖氨酸靶向共价抑制剂的发现提供了一个高效筛选平台。
蛋白质组学数据指导的赖氨酸靶向 CoDEL 筛选策略
上海药物所博士生吴鑫源、复旦大学博士生李顺尧与浙江大学转化医学院博士生梁婷为本论文的共同第一作者。上海药物所陆晓杰研究员、复旦大学周璐教授和浙江大学医学院附属第二医院肿瘤研究所/浙江大学转化医学研究院孙毅教授为本论文的共同通讯作者。本研究得到上海同步辐射光源和中国科学院上海药物研究所质谱技术平台的支持，并得到国家自然科学基金委、国家重点研发计划、上海市科委的基金项目、上海药物研究所自主研发项目、浙江省自然科学基金和浙江省领军创新创业团队引进计划的资助。
全文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202505581
