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通过DNA编码化合物库筛选发现新颖高活性NAA50抑制剂 发布时间:2021-03-10

与美国辉瑞合作项目,细节请参考 ACS Med. Chem. Lett. 2020, 11, 1175−1184


NAA50蛋白与功能

蛋白质的N末端乙酰化可以影响其是否进入细胞核,也可以作为降解信号来控制蛋白质的细胞稳定性。Nα-末端乙酰转移酶(NAA50)是Nα-末端乙酰转移酶NAT蛋白家族的成员。它与NAA10和NAA15共存于NatE复合物中,并负责复合物的酶功能。NAA50也被发现是正常姐妹染色单体凝聚和染色体凝聚所必需的。因此,NAA50酶抑制剂可能在肿瘤适应症中有治疗应用。酶催化和蛋白质结构如下所示。 1617846309129650.png

已知NAA50异质结和DNA编码化合物库筛选目标

化合物1是通过研究NAA50的生化机制设计的,它是AcCoA因子、一个蛋白的四肽底物(MLGP)的复合物。尽管化合物1是一种有效的NAA50抑制剂,但由于其分子量大(配体效率(LE)= 0.13),该分子不是特别有效。此外,其高分子量(MW=1223)和高极性(tPSA=577和cLogP=−4.1)可能阻止细胞膜的易渗透性,因此仅能作为一种好的外工具化合物使用。

DNA编码化合物库筛选是为了获得活性更高、选择性更好的NAA50抑制剂,并且具有更好的理化性质(降低分子量、tPSA,增加logD)。

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DNA编码化合物库筛选实验设计

在典型的DEL选择方案中,我们设置了3个样本(靶标本身,本案例为His标签的NAA50蛋白;His标签的NAA50蛋白加上饱和浓度下的抑制剂化合物1;空白对照)。然而,在NAA50的研究中,我们发现NAA50蛋白在催化过程中涉及构象的变化。通过上述样品1和样品2的选择结果的比较,我们不能有效地识别抑制剂。因此,我们通过添加AcCoA和CoA来加入另外两个样品,寻找与过渡态结合的化合物。最后的筛选实验设计如下。

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代表性的筛选结果

DNA编码化合物库筛选的结果通常以3维形式展示,其中每个轴表示相应的反应砌块,气泡大小表示每个化合物的DNA序列的数量。如果化合物与蛋白质有更多的结合(高亲和力或慢解离速率),序列数量将呈现为更大的气泡。从前四个样品(空白样品5最为扣减样本,未显示)可以看出,Apo-NAA50、Apo-NAA50+AcCoA、Apo-NAA50+CoA和Apo-NAA50+化合物1(也称为Bi-subi)的富集模式不同,证明NAA50在催化过程中有构象变化。选择与所有蛋白质阶段结合并与化合物1竞争的化合物显然将产生NAA50抑制剂。在本案例中,其中一个选定的化合物结构如下图所示(DNA编码化合物库中为外消旋体混合物)。所选化合物DEL951-34-888-1668进行了重合成与验证。 

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化合物验证与化合物-蛋白共晶 

我们对所选化合物DEL951-34-888-1668的两个异构体进行合成(4a和4b),并在CoA和AcCoA存在下进行了SPR亲和力测定和生化分析。手性异构体4a被发现是一种非常有效的抑制剂,具有更低的分子量、配体效率(LE)和tPSA。辉瑞对该化合物进行蛋白-化合物共结晶,下图为化合物4a和NAA50的共晶结构(pdb代码:6WFN)。

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