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王銳院士團(tuán)隊(duì)JACS：三嗪化/IEDDA級(jí)聯(lián)模塊化策略將吡啶/嘧啶安裝到酪氨酸上，實(shí)現(xiàn)苗頭肽篩選與優(yōu)化
來源：王銳院士團(tuán)隊(duì) 2025-02-07
導(dǎo)讀：近年來，多肽藥物的高通量篩選平臺(tái)取得了長足進(jìn)步，如細(xì)胞展示和無細(xì)胞展示技術(shù)，進(jìn)一步加速了高親和力多肽配體的識(shí)別和發(fā)現(xiàn)。然而，通過生物展示技術(shù)篩選得到的苗頭肽大多由天然氨基酸構(gòu)成，通常面臨著膜滲透性差、口服生物利用度低以及體內(nèi)穩(wěn)定性不佳等成藥性問題，在一定程度上限制了多肽藥物的發(fā)現(xiàn)、發(fā)展與應(yīng)用。目前，通過合成擬肽或后期修飾來實(shí)現(xiàn)修飾肽的合成，可為多肽先導(dǎo)化合物成藥性優(yōu)化與篩選提供有效的解決方案。多肽分子兼具多種化學(xué)反應(yīng)活性官能團(tuán)的特點(diǎn)，在為多肽分子組合精準(zhǔn)模塊化修飾提供機(jī)會(huì)的同時(shí)，也帶來了相應(yīng)的挑戰(zhàn)，比如選擇性難以控制、修飾精準(zhǔn)性差、反應(yīng)效率低等。此外，修飾后的高通量篩選技術(shù)仍然十分欠缺，限制了該領(lǐng)域的快速發(fā)展。
面對(duì)上述挑戰(zhàn)，中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院藥物研究所/蘭州大學(xué)王銳院士團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地開發(fā)了一種酪氨酸-1,2,3-三嗪連接策略（Tyrosine-Triazine-Ligation, YTL），該策略通過結(jié)合SNAr和IEDDA反應(yīng)的“一鍋兩步”過程構(gòu)建新的連接（吡啶和嘧啶），促進(jìn)含Tyr肽的模塊化后修飾，為多肽結(jié)構(gòu)的多樣性提供了新的可能，并在抗菌短肽成藥性優(yōu)化中得到了驗(yàn)證和應(yīng)用。該策略簡單、高效、實(shí)用，反應(yīng)模塊商業(yè)可得或制備簡單，完美契合模塊化后修飾的需求。
作者首先以內(nèi)嗎啡肽-1（1a）作為模型底物肽，選擇乙酰乙酸乙酯（3a）作為模型親二烯體，通過調(diào)控反應(yīng)條件，獲得了最佳組合模塊化精準(zhǔn)修飾條件，實(shí)現(xiàn)了79%的優(yōu)異收率（Entry 18）。
其次，為了評(píng)估該策略的兼容性，從各種富電子親二烯分子模塊出發(fā)，研究了其與一系列具有代表性的底物肽的相容性。結(jié)果證明該策略允許靈活引入多種模塊化修飾。且對(duì)多種氨基酸具有適用性（賴氨酸、精氨酸等堿性氨基酸會(huì)降低產(chǎn)率（50–60%））。此外，該策略還兼容多肽環(huán)化。為了驗(yàn)證YTL策略在多肽藥物固相組合修飾中的應(yīng)用潛力，該團(tuán)隊(duì)在固相多肽合成條件下，實(shí)現(xiàn)了系列生物活性多肽的組合精準(zhǔn)修飾。特別是，作者以穿膜肽TAT作為模式肽，通過YTL策略實(shí)現(xiàn)了N端DOTA和酪氨酸側(cè)鏈FITC的雙修飾，構(gòu)建了熒光素/核素雙模成像探針T3，通過激光共聚焦和流式細(xì)胞術(shù)實(shí)驗(yàn)，證明了其應(yīng)用價(jià)值。其次，利用YTL策略實(shí)現(xiàn)了對(duì)GLP-1分子的精準(zhǔn)修飾。 更重要的是，為了驗(yàn)證YTL策略在高通量多肽藥物優(yōu)化篩選中的應(yīng)用，作者利用96孔過濾板和收集板構(gòu)建了384個(gè)兩親性超短抗菌肽庫，然后通過細(xì)菌染色分析進(jìn)行快速篩選，序列為RYR的肽具有良好活性。受上述篩選結(jié)果的啟發(fā)，進(jìn)一步對(duì)RYR肽進(jìn)行模塊化后修飾。采用混分策略，使用M1-M8等商用模塊以及合成的連接體（例如3n、3o和3p），成功合成了20個(gè)兩親性短肽（Z1?Z20），MIC結(jié)果顯示Z8有較好抗菌活性。 最后，對(duì)這些短肽進(jìn)行了系統(tǒng)的生物學(xué)評(píng)估，以鑒定具有進(jìn)一步開發(fā)潛力的AMP。選擇了11種代表性菌株——5種革蘭氏陰性菌、5種革蘭氏陽性菌和1種真菌——對(duì)其抗菌活性進(jìn)行全面評(píng)估。通過最低抑菌濃度（MIC）、鹽穩(wěn)定性、溶血活性、細(xì)胞毒性等生物學(xué)評(píng)估，證實(shí)了Z8可在30分鐘內(nèi)快速殺滅99%的金黃色葡萄球菌，對(duì)HEK293細(xì)胞具有高選擇性，在90%血清中半衰期達(dá)12小時(shí)，具有良好穩(wěn)定性，顯著優(yōu)于未修飾肽。 綜上，王銳院士團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地開發(fā)了酪氨酸-1,2,3-三嗪連接策略，為高通量肽合成、篩選和優(yōu)化提供了一個(gè)多功能、高效的平臺(tái)，為多肽藥物的開發(fā)提供了新的機(jī)遇。 相關(guān)工作近期發(fā)表在 Journal of the American Chemical Society 上，中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院藥物研究所/蘭州大學(xué)王銳院士，蘭州大學(xué)孫旺盛青年教授，以及協(xié)和藥物所胡寬研究員為文章共同通訊作者，文章共同第一作者是協(xié)和青年學(xué)者博士后左權(quán)博士，以及蘭州大學(xué)碩士研究生宋昕旖和協(xié)和藥物所碩士生閆潔。 文獻(xiàn)詳情：
Triazination/IEDDA Cascade Modular Strategy Installing Pyridines/Pyrimidines onto Tyrosine Enables Peptide Screening and OptimizationQuan Zuo,§ Xinyi Song,§ Jie Yan,§ Guangjun Bao, Yiping Li, Jieting Shen, Zeyuan He, Kuan Hu,* Wangsheng Sun,* and Rui Wang*https://doi.org/10.1021/jacs.4c17615
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