先睹為快
靶點
二?；视椭久竏iacylglycerol lipase (DAGL)
小分子配體
三氮唑雜環抑制劑DH376及5個類似物
計算方法
同源模建（homology modeling）
共價對接（Covalent Docking）
分子動力學模擬（Molecular Dynamics）
計算軟件
YASARA；Schro?dinger；Desmond
單位與作者信息
萊頓大學Mario van der Stelt教授
發表雜志??
Journal of Medicinal Chemistry
計算流程
通過共價對接手段，將1-5化合物對接到模建的DAGL蛋白受體中，再用分子動力學模擬分析5個復合物的相互作用特征。
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背景
在過去的十年中，人們重新對共價抑制劑的開發產生了興趣，這些共價抑制劑可用于多種藥物靶點，包括絲氨酸水解酶和激酶超家族。共價不可逆抑制劑先以可逆的方式與蛋白質結合，經過一個時間依賴的化學反應，使酶失活（圖1）。共價不可逆抑制劑的發現過程中，通常側重于優化IC50值來確定的效價，然而，固有的高反應性可能導致與同一酶家族的其他成員的特異性結合，正如最近發現的BIA 10-2474抑制劑的嚴重副作用。應用特異性常數k=(Kinact / Ki）很好的避免IC50值的測定和時間依賴性的問題，可以用來指導抑制劑的優化。
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圖1. A.?三唑類尿素抑制劑對絲氨酸水解酶的作用機理; B.?可逆、不可逆的反應方程式
圖片來源JMC
二酰甘油脂肪酶(DAGL)是一類絲氨酸水解酶，負責合成內源性 2-氨基酰甘油。調節DAGL的活性對代謝性和神經炎癥性疾病的治療具有重要意義。目前有一類三唑類尿素DAGL抑制劑，它們通過形成穩定的氨基甲酸鹽加合物，不可逆地結合催化絲氨酸，三唑部分作為離開基團排出，但是這些化合對其他絲氨酸水解酶也有抑制作用。為了研究三唑雜環在抑制劑活性中的確切作，作者合成了5個DH376抑制劑的衍生物（圖2），建立了一種基于替代底物的方法來測定DAGL的三唑脲抑制劑的結合動力學參數和反應活性，并利用分子動力學進一步探討了結合親和力的顯著差異。
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圖2.?DH376抑制劑及其五個類似物的結構圖示
圖片來源JMC
結果部分
替代底物的方法測定DAGL的三唑脲抑制劑的結合動力學參數和反應活性的流程和結果如圖3所示。1和2均為低納米摩爾抑制劑，4為中等活性，3和5的活性較差，最出乎意料，3和4三唑3和吡唑4抑制劑與DH376具有差不多活性和失活率，這與Pka的5個數量級差異形成鮮明對比。通過圖4的線性關系圖可以看出，活性IC50值與Ki和Kinact 有很好的相關性，R2分別為0.73和0.77（圖4a，b），并且Kinact 與Pka沒有明顯的線性關系（圖4c），這表明，離去基團的Pka與失活的速率無關。五種抑制劑的IC50值差異較大的主要原因是吡唑和1,2,4-三唑類化合物與1,2,3-三唑類抑制劑的結合親和力較低。
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圖3.?化合物1抑制劑的結合動力學測定流程圖（A-B）和結果C
圖片來源JMC
?圖4.?化合物1抑制劑的結合動力學測定流程圖（A-B）和結果C
圖片來源JMC
為了進一步了解這種差異背后的原因，通過共價對接手段，將1-5化合物對接到模建的DAGL蛋白受體中，再用分子動力學模擬分析5個復合物的相互作用特征。所有復合物的構象都能很好地在MD模擬中穩定。分析復合物的結合模式（圖5），可以發現化合物1和2的高效能主要來源于與His650形成的氫鍵，而且化合物1還與His471形成穩定的pi-stacking 作用，與Tyr303形成氫鍵作用；化合物3和5僅通過水橋與His650作用，而且可以觀察到三氮唑環發生90度的旋轉，完全失去了與His650的相互作用，減弱了與蛋白的結合力，從而活性很小。
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圖5.復合物MD模擬的代表性結構結合模式圖；高效1,2,3-三唑1（A）和非活性咪唑5（B）。
圖片來源JMC
總結
綜上所述，本文[1]作者發展了一種動力學方法來研究三唑脲雜環核在共價不可逆的DAGL抑制劑的影響，研究發現，離去基團的Pka與抑制劑的反應性無關，但氮原子在雜環中的位置和數量對其結合親和力有重要影響，這些發現與模建的DAGL復合物的分子動力學模擬中的觀察結果一致。本文結果有望用于指導絲氨酸水解酶不可逆抑制劑的優化。
參考文獻：
Janssen, Antonius PA, et al. “Structure Kinetics Relationships and Molecular Dynamics show crucial role for heterocycle leaving group in irreversible diacylglycerol lipase inhibitors.”?Journal of medicinal chemistry?62.17 (2019): 7910-7922.
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