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给大家介绍一篇来自“Angewandte Chemie International Edition”的文章，题名为“Chemoproteomics-Enabled Identification of 4-Oxo-β-Lactams as Inhibitors of Dipeptidyl Peptidases 8 and 9”。
二肽基肽酶8和9（DPP8/9）因其在免疫和肿瘤发生等生物学过程中的重要作用而作为药物靶点受到关注。解释其独特的个体功能仍然是一项持续的任务，可以从新型、化学多样性和选择性化学工具的可用性中受益。在这里，作者报道了基于活性的蛋白质分析（ABPP）介导的4-氧代-β-内酰胺类药物作为有效的非基质类纳米级DPP8/9抑制剂的发现。X射线晶体结构揭示了DPP8和DPP9的不同配体结合模式，包括前所未有的针对DPP8中扩展的S2'（eS2'）亚基的靶向性。生物检测证实了靶向和细胞水平的抑制作用。 作者首先在基于凝胶的ABPP方法中使用罗丹明标记的4-oxo-β-lactam ABP 1来分析HEK293T和U937全细胞裂解物（图1A-1B）。分子量约为25、75和100kDa时，被主要标记，表明具有不同的靶选择性，这可能为选择性抑制剂的开发提供可能性。为研究4-oxo-β-lactam反应基团的适当修饰是否会产生更具选择性的化合物，接下来进行了一种竞争性ABPP方法，该方法使用在对位、间位和邻位具有不同化学取代的N-phenyl 4- oxo-β-lactams（图1C-1D）。结果表明，即使存在完整的蛋白质组，与邻位或对位取代类似物相比，间取代N-phenyl 4- oxo-β-lactams可能以高效能和显著选择性靶向DPP9。 图1 基于质谱的ABPP方法使用细胞培养中的氨基酸稳定同位素标记（SILAC）量化和U937细胞裂解液中的ABP 10（图2A）（1的生物素标记变体），揭示了几种丝氨酸水解酶作为4-oxo-β-lactam的直接靶点，包括DPP4活性和/或结构同源物（DASH）家族的成员，例如成纤维细胞活化蛋白α（FAP）、二肽基肽酶7（DPP7）、DPP9以及脯氨酰内肽酶（PREP）、酰氨酰基肽水解酶（APEH）、溶血磷脂酶1/2（LYPLA1/2）、丝氨酸羧肽酶1（SCPEP1）和脯氨酰基羧肽酶类（PRCP）（图2A）。所有确定的靶点都是丝氨酸水解酶家族的蛋白质。为验证基于竞争性凝胶的ABPP实验的结果并量化目标占有率，接下来使用基于竞争性质谱的ABPP（图2B）和模型化合物8。为此，用8或DMSO处理SILAC U937全细胞裂解物，然后用FP生物素进行丝氨酸水解酶标记。结果显示8与丝氨酸水解酶的一小部分的高靶占位结合，包括FAP、人类中性粒细胞弹性蛋白酶（ELANE）、DPP9、ABHD16A和DPP8。 图2
4-oxo-β-lactam类药物显示出良好的DPP8和DPP9抑制特性，因此作者决定重点研究其抑制的分子基础，以及如何利用其开发具有改进的DPP8-DPP9抑制剂选择性的抑制剂。作者通过t-SNE分析了这些化合物与ChEMBL v27中描述的已知DPP8/9抑制剂的结构相似性。数据证实了4-oxo-β-lactam作为DPP8/9抑制剂空间中的一种新型化学类型。在过度表达所选DASH家族水解酶的细胞中，使用6-8和ABP-FP-Rh进行浓度依赖性竞争标记实验，可以在复杂蛋白质组中测定其抑制IC 50值（表1）。这些化合物在纳米摩尔范围内有效抑制DPP8和DPP9。总的来说，这些ABPP实验表明6-8能有效抑制DPP8和DPP9作为高目标占用标记事件。
表1
为了进一步了解DPP8或DPP9抑制作用的结构决定因素，合成了选定的4-oxo-β-lactam衍生物，并在生化抑制试验中进行了测试。为了阐明抑制作用的潜在分子基础，作者对DPP8配合物中的6和11进行了X射线结构分析。发现6与DPP8的结合是通过一种前所未有的结合方式发生的（图3A）。末端芳基部分对实现这种结合模式的重要性通过11的共晶结构得到了证明（图3B）。结果表明，6似乎诱导了一种催化无能构象，而11以经典的底物样方式结合。这一发现表明，4-氧代-β-内酰胺类药物可以采用两种不同的结合模式，底物型与非底物型。因此，通过哌嗪部分的适当衍生来触发非类底物结合模式的选择。
图3
迄今为止，开发的4-oxo-β-lactam药物在生化检测中显示出良好的DPP8/9抑制性能。为了证明4-oxo-β-lactam也在活细胞中的靶向参与，作者因此确定了髓样细胞中复合物触发的炎症小体激活。为此，作者量化了IL-1β和LDH，作为用4-oxo-β-lactam 6、9和12或阳性对照VbP和1G244治疗后小鼠骨髓来源树突状细胞（BMDCs）中溶解细胞死亡的测量指标（图4A）。发现表明炎症小体激活，因此DPP8/9靶向参与初级免疫细胞。
图4 总之，作者使用一个集成的非定向凝胶和基于质谱的ABPP平台，揭示了4-氧代-β-内酰胺的隐藏药理学，并发现间取代的N-芳基4-氧基-β内酰胺是有效的，结构多样的DPP8和DPP9抑制剂，具有高靶向占有率和潜在的效力和选择性。通过结合蛋白质组学、化学合成、结构生物学和生物信息学分析，能够原型化4-氧代-β-内酰胺作为DPP8调节的创新化学类型，合理设计的4-氧代β-内肽抑制剂实现了前所未有的DPP8/9选择性水平。 本文作者：QHJ 责任编辑：FC 原文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202210498 DOI: 10.1002/anie.202210498
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