分享一篇发表在ACS Chem. Biol.上的文章，题目为Prolonged Activation of the GLP-1 Receptor via Covalent Capture，通讯作者为Tufts大学的Krishna Kumar教授和Martin Beinborn，其中Kumar教授的研究方向为生物有机化学。

近年来，胰高血糖素样肽-1（GLP-1）对其受体（GLP-1R）的激活作用吸引了研究者的兴趣，天然hGLP-1衍生物司美格鲁肽作为减肥药物的成功更是受到了广泛的关注。然而，天然hGLP-1在体内具有很短的半衰期，这极大地限制了它的应用。尽管司美格鲁肽等GLP-1衍生物中的8位氨基酸替换（Ala→Aib）增强了它们抵抗蛋白酶降解的能力，但它们与GLP-1R的结合仍是非共价、可逆的，换言之，其激活受体的有效时间仍较短。在本文中，作者拟通过引入共价结合来延长多肽激动剂对GLP-1R的作用时间，从而使受体长期保持在“on”状态，即诱导GLP-1R的组成型激活。

作者选择天然GLP-1作为起始的非共价肽。GLP-1通过两步非共价识别与其受体相互作用：①肽的C端识别受体的细胞外结构域（ECD）；②肽的N端插入受体跨膜结构域（TMD）上的结合口袋。其中，TMD上的相互作用被认为与激活作用密切相关，因此作者希望共价肽与受体的ECD共价交联。作者在GLP-1:GLP-1R的复合物晶体结构中寻找了受体ECD上与GLP-1 C端邻近的几个亲核残基，并选择了其中亲核性更强的K113（其他都为W）作为共价肽靶向的理想残基。接着，作者在复合物GLP-1R K113附近10Å的半径内寻找GLP-1上用于引入共价弹头的残基，最终锁定了GLP-1 K34，因为它充分暴露在溶剂中，并且此前的丙氨酸扫描实验支持其对结合和激活作用是非必要的。

确定了引入共价反应的残基对后，作者选择了四种具有不同反应性的亲电弹头，从高到底排列分别为：芳基磺酰氟（SulF）、对氟苯基氨基甲酸酯（FPE）、苯基氨基甲酸乙酯（PE）和丙烯酰基（Acr），也引入了不同长度的PEG linker控制弹头与目标残基间的距离。此外，为了丰富化合物库的多样性，作者还分别在肽的C端和K26上引入了不同的烷基化修饰。

为了测试这些共价肽对GLP-1R的组成型激活，作者设计了一项washout实验以评估共价反应带来的配体滞留：肽与293T细胞孵育4 h后washout，随后额外添加GLP-1R的正构竞争性结合剂Ex(9-39)（无激活作用）来彻底地置换掉受体上非共价结合的肽，最后用荧光素酶实验评价GLP-1R的相对活性。在这一条件下，非共价的GLP-1的激活能力在washout后降低了5000倍以上，而共价肽GLP-1 K34_SulF则只降低了59倍，提示较高的共价结合率。作者进一步评价不用弹头和烷基化修饰对共价肽washout抵抗的贡献，结果显示C2K26DAC18_K34SulF具有最强的washout抵抗性（洗脱后强度降低47倍，即>2%的结合率）。作者认为上述对GLP-1共价肽的改造可为长效激活剂的设计提供概念验证。

本文作者：TYC

责任编辑：ZF

原文链接：https://doi.org/10.1021/acschembio.4c00039

DOI: 10.1021/acschembio.4c00039