共价抑制剂是通过共价键与靶蛋白残基发生不可逆结合，从而发挥其生物学功能的一类抑制剂。共价抑制首先通过可逆配体与靶蛋白结合，从而促进富含电子化学弹头近距离接近并共价耦合结合口袋附近活性残基。共价抑制剂具有高药效、长靶向结合、强选择性等优势，同时可以靶向“不可成药”靶点，解决耐药性问题。然而，传统共价抑制剂与靶蛋白质结合需实现适当的结构匹配，特别是要求有合适的亲核残基，这一要求发展共价抑制剂带来了极大地挑战。另外，设计可控反应活性弹头对提高共价抑制生物安全性具有重要意义。
在前期乏氧响应非天然氨基酸调控多肽自组装及肿瘤成像的工作基础上（J. Am. Chem. Soc. 2021, 143:13854-13864），团队通过钯催化的铃木偶联反应设计并合成了高效的乏氧可激活弹头4-苯基-1-甲基-2-硝基咪唑（pmNI）。该弹头能够在NTR酶作用下生成氮鎓离子亲电中间体，从而能够与半胱氨酸形成共价偶联物。而在常氧条件下，pmNI保持无活性状态，表明其作为NTR响应的巯基靶向共价偶联可激活弹头的可行性。将反应弹头，配体抑制剂分别与哑铃型七肽EIISIIE共价连接，三者共组装形成超分子共价抑制剂EISCI。该共价抑制剂被乏氧癌细胞有效摄取后，在配体amq-EIS与靶蛋白EGFR非共价结合作用下，乏氧有效激活反应弹头与靶蛋白共价偶联，从而阻断EGFR自身磷酸化及下游信号通路，促进细胞凋亡。此外，组装体同时负载可逆配体以及反应弹头能够提供灵活的临近距离，从而能够利用该策略实现对非共价结合口袋附近无半胱氨酸蛋白C-MET的共价抑制。溶液中的表征实验表明形成的超分子共价抑制剂共组装为纳米带。该超分子共价抑制剂有效增强了配体与靶蛋白的非共价结合，而且所含反应弹头保持着乏氧激活共价连接半胱氨酸的特性，从而能够强效抑制EGFR激酶活性。
图2. 反应弹头pmNI以及超分子共价抑制剂EISCI的构筑及其结构与生物功能表征。
图3. 超分子共价抑制剂EISCI的体内肿瘤治疗疗效。
原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adfm.202411179
