分享一篇发表在JACS上的文章，题目为“Potent Inhibition and Rapid Photoactivation of Endogenous Bruton’s Tyrosine Kinase Activity in Native Cells via Opto-Covalent Modulators”。本文通讯作者为北京大学潘峥婴教授。潘峥婴课题组将药物化学与化学蛋白质组学相结合，以促进我们对疾病的了解并发现新的治疗药物。
蛋白激酶家族在细胞信号转导过程中发挥着重要作用，因而受到生命体的紧密调控。此外，蛋白激酶被证实在多种病理过程中存在功能异常，因此是重要的药物靶点。目前，通过非天然氨基酸插入或融合表达额外的蛋白质结构域，人们已经能够准确、高效的控制外源表达的激酶功能；然而，对细胞中内源激酶进行直接调控仍具有一定挑战。目前，对小分子共价抑制剂的开发是实现上述目标的主要方法之一。在本文中，研究人员创新性地向小分子共价抑制剂中引入光脱笼反应基团，实现了对蛋白激酶快速、时空分辨、可逆地共价抑制。作者以重要的药物靶点BTK激酶为例，使用FDA批准的共价药物伊布替尼（Ibrutinib）作为设计起点。作者保留了对非共价结合以及共价反应有决定性贡献的部分，在朝向溶剂的linker处引入了2-硝基苄基取代基，最终设计并得到了OCM-1小分子。与伊布替尼类似，OCM-1能够与BTK的ATP结合口袋结合，并与Cys481发生共价反应，最终导致BTK失活。使用紫外光照射时，OCM-1发生C-N键断裂，释放出游离的非共价配体，仅在Cys481上保留丙酰胺修饰，进而恢复BTK活性。已知在抗IgM抗体的刺激下，B细胞受体信号通路将激活BTK，使Tyr223发生自磷酸化，并催化下游底物PLCγ2的磷酸化过程。用不同浓度的OCM-1处理Namalwa细胞，作者发现0.3 μM的OCM-1即可完全阻断BTK的自磷酸化活性。在高达10 μM的OCM-1处理后，5 min的紫外线照射即可迅速逆转这种抑制作用。接下来，作者合成了含不同光脱笼基团的小分子抑制剂OCM-3/4/5，并比较他们的抑制和可逆恢复效率。三种小分子均能高效地抑制BTK活性，但只有OCM-5表现出与OCM-1类似的可逆恢复效率。作者进一步展示了OCM-1在一系列B淋巴细胞系中的抑制效果。在不同细胞系中，OCM-1处理均能显著抑制BTK的自磷酸化以及PLCγ2的磷酸化过程，并在紫外线照射下恢复BTK活性。上述结果突出了本文发展工具的鲁棒性。综上所述，本文基于BTK共价抑制剂伊布替尼，向其中引入光脱笼基团，发展出了一系列光控可逆共价抑制剂，实现了对内源BTK活性的精准调控。https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c06459原文引用：DOI：10.1021/jacs.4c06459
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