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第46卷第6期           汤依然，李 迎，厉廷有. 基于功能蛋白设计靶向多肽及小分子化合物：5个神经系统疾
                  2026年6月           病候选药物的设计策略［J］. 南京医科大学学报（自然科学版），2026，46（6）：927-934                  ·929  ·


                区”与“免疫原性区”堆叠，无法区分的大分子，通                           空腔并形成氢键作用。对上述3个位点进行单点突
                过该法可有效避免截短过程中破坏药效结构。此                             变（Y22A、V26G、R30A）均可导致亲和力下降，所以
                外，通过引入金刚烷修饰改善血脑屏障通透性的设                            研究团队将这 3 个残基作为模板，分别对应了芳香
                计思路，可为其他难穿透血脑屏障的药物研发提供                            环、疏水基团、氢键供体和氢键配体构建药效团模
                借鉴。                                               型。基于药效团模型对市售小分子库进行高通量
                                                                  虚拟筛选，获得 3 万个初筛化合物。进一步以“至
                2  基于配体药效团的虚拟筛选从垂体腺苷酸环化
                                                                  少形成 2 个氢键”作为约束条件对初筛化合物进
                酶 激 活 多 肽（pituitary adenylate cyclase ⁃ activating
                                                                  行二次 虚 拟 筛 选 ，得 到 109 个 二 级 化 合 物 。 随
                peptides，PACAP）获得小分子PA⁃915
                                                                  后 通 过 结 构 聚 合 ，结 合 自 由 能 计 算 ，最 终 筛 选
                    PACAP 是一种从绵羊下丘脑提取物中分离出                        出有市售的10个化合物。其中，PA⁃9可剂量依赖性
                来的多功能神经肽，可通过结合星形胶质细胞表面                            抑制 PACAP 诱导的环磷酸腺苷（cyclic adenosine
                的 PACAPⅠ型受体（PACⅠ），激活 G 蛋白引发疼痛                     monophosphate，cAMP）及 cAMP 反应元件结合蛋白
                                ［13］
                等自发性伤害行为 。                                       （cyclic⁃AMP response binding protein，CREB），IC50值
                    PACAP 存在两种天然生物活性形式，其一为                        为5.6 nmol/L。分子对接结果显示：PA⁃9 的吲唑环
                38 个氨基酸组成的 PACAP38，其二为 C 端截短后                     可与蛋白主链上的酰胺键形成 1 个氢键，代替 Y22
                保留 27 个氨基酸的 PACAP27。二维核磁共振与圆                      侧链酚羟基占据 PACⅠ中 A112、G91、P107 组成的
                二色谱构象分析表明：PACAP N 端前 8 个氨基酸呈                      空腔，另一端的咪唑环则代替 R30 侧链胍基与
                无序分布，第9~12位氨基酸形成了1个类似β⁃转角                         PACⅠ的 S120 及 L83 侧链残基形成 2 个氢键以及
                结构，第 12~38 位氨基酸形成α螺旋结构                 ［14］ 。将    1 个盐桥  ［17］ 。通过在吲唑环上引入卤素或者羟基基
                PACAP38 N端截短发现：截短5个氨基酸所得化合物                       团，发现在苯环7位引入氯原子得到化合物PA⁃915，
                PACAP 6⁃38 具有最强抑制活性，半数抑制浓度                        可显著抑制PACAP 诱导的cAMP水平升高及CREB
               （inhibitory concentration 50，IC50）为 2 nmol/L；其 N 端  磷酸化，10 nmol/L 便对 PACⅠ产生强拮抗，即使大
                无序序列是决定肽类化合物活性类型的关键结构                             剂量下也只对 PACⅠ选择性拮抗，而对其他亚型
                域；C端α螺旋结构对维持受体结合亲和力至关重要，                          无明显作用。其作用机制主要是氯原子可更深入
                令人遗憾的是目前的给药方式仍停留在鞘内给药或                            地嵌入 PACⅠ中由 A112、G91、P107 组成的空腔，
                                                       ［15］
                脑内注射，通过皮下、静脉给药未见镇痛效果 。                            紧密的空间契合作用增强了分子间非共价相互作
                    基于上述研究成果，Takasaki 等         ［16］ 通过核磁共        用 ［18］ 。最新研究表明，口服小分子化合物 PA⁃915
                振技术解析 PACⅠN 端胞外结构域与 PACAP 6⁃38                    便具有镇痛活性，此外在焦虑及抑郁等与压力有关
                的结合模式，发现PACAP 6⁃38的Y22、V26和R30残                   的动物模型中也表现出显著改善作用                     ［19-20］ 。与
                基位于其螺旋结构的同一侧，Y22 侧链酚羟基嵌入                          PACAP 6⁃38 相比，PA⁃915 摒弃了多肽的固有结构，
                PACⅠ中 A112、G91、P107 组成的疏水空腔，R30 侧                 虽然 IC50值略有所上升，但成功获得了可成药的小
                链胍基则嵌入PACⅠ中L80、S120、E121组成的另一                     分子骨架，并显著改善了靶点选择性（图2）。


                                                        HN
                                                                                           HN
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                                                 H H                               H H
                                                                                Cl Cl
                Secondary structure and binding mode of  Structure of compound PA⁃9 and its binding mode with  Structure of PA⁃915 and comparison of its
                  PACAP6⁃38 with PACⅠ receptor           PACⅠ receptor               binding mode with PACⅠ receptor
                                     图2   基于配体药效团的虚拟筛选从肽类PACAP获得小分子PA⁃915
                    Figure 2 Ligand⁃based pharmacophore virtual screening to obtain small molecule PA⁃915 from PACAP peptide


                    通过本案例可见，蛋白片段截短获得活性肽类                          与验证。该法适用于分子量较大、序列较长的肽
                化合物的过程，本质是对蛋白⁃蛋白结合模式的挖掘                           段，此时进行片段截短可精准去除残基，保留与靶
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