Page 148 - 南京医科大学自然版
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第46卷第6期
               ·930  ·                           南 京    医 科 大 学 学         报                        2026年6月


              点结合的核心药效团。后续通过分析肽类化合物                             键外，化合物 Ac⁃DEVD⁃CHO N 端天冬氨酸插入
              与靶蛋白结合模式并辅助核磁共振技术，基于上述                            R207、S209、Y204 所形成的空腔并形成 1 个氢键，
              结合特征定义药效团并进行虚拟筛选可显著提升                             缬氨酸残基嵌入 Caspase⁃3 F256、W206 形成疏水
              小分子化合物的研发效率与筛选特异性。该法适                             空腔，产生疏水作用，同时化合物主链中酰胺键可
              用于已知靶点结合模式，但缺少合适的活性骨架或                            以与 Caspase⁃3主链形成多个氢键，增强分子间结合
              原有活性片段结构过大、柔性过强，希望直接获得                            作用，在10 μmol/L即可显著抑制Caspase⁃3活性，但
              小分子替代。                                            其体内稳定性差，因此只用作工具化合物 。
                                                                                                     ［24］
                                                                     基于上述发现，Sakai 等       ［25］ 构建关键药效团模
              3  基于受体的虚拟筛选从聚腺苷二磷酸核糖聚合
                                                                型，并对小分子数据库参考里宾斯基五规则进行初
              酶（poly ADP⁃ribose polymerase，PARP）获得小分子
                                                                筛，排除分子质量过大、脂溶性过差、氢键供体或配
              CS4566
                                                                体数量异常的化合物，得到 40 万个初筛化合物。
                  半胱天冬酶（cysteinylaspartatespecificproteinase，   通过药效团匹配分析，从初筛化合物中筛选出同时
              Caspase）是一类活性位点包含半胱氨酸残基，可特                        具有氢键供体或配体及疏水区域的二级化合物。
              异性切割靶蛋白天冬氨酸残基肽键的蛋白酶，目前                            进一步基于蛋白结构对二级化合物进行高通量筛
              已在哺乳动物细胞中发现 14 种 Caspase，其在稳态                     选，最后按照结合自由能的高低选择前 50 个化合
              及程序性细胞死亡调控中发挥重要作用。研究证                             物进行体外酶活性抑制实验。其中，4⁃（乙氧羰基
                                                   ［21-22］
              实，Caspase⁃3是凋亡通路中关键“执行者”                 。        甲氧基）⁃1⁃羟基⁃2⁃萘甲酸（CS4566）表现出强效抑
                  Caspase 家族成员在氨基酸序列及空间结构方                      制活性，IC50值为 13.6 μmol/L，且对 Caspase 家族其
              面具有保守性，使得多数天然底物可被多个家族成                            他成员无显著抑制作用。分子对接结果显示，
              员交叉识别，缺少特异性。例如 PARP 中的 DEVD                       CS4566 的强效抑制作用源于羧基占据原 P1天冬氨
              序列可以被Caspase⁃3识别并切割，其衍生四肽化合                       酸的结合位点与 R207 形成了 1 个盐桥；间位的酯
              物 Ac⁃DEVD⁃CHO 具有较强的 Caspase⁃3 抑制活性，               基占据缬氨酸的结合区域并进一步向下延伸嵌入
              但对 Caspase⁃7 和 Caspase⁃8 同样存在抑制作用，特               疏水口袋，萘环疏水骨架则嵌入 Y204、W206、F256
              异性较差    ［23］ 。序列相似性分析表明，Caspase家族成                形成的疏水空腔，通过π—π堆积增强疏水相互作
              员的活性位点均含 1 个带正电的 S1亚位点，该亚位                        用，还与W206形成1个氢键           ［25］ 。数据提示，CS4566
              点可与底物上 N 端带负电的天冬氨酸（P1位）结合，                        在高效抑制Caspase⁃3的同时表现出优于Ac⁃DEVD⁃
              从而启动切割反应。分子对接结果显示，除已证实                            CHO的选择性，且就结构而言口服的潜在可行性更
              的 P1位天冬氨酸与 Caspase⁃3 的 S1位点形成多个氢                  大（图3）。


                                                                          O O  O O
                 HOOC
                 HOOC
                 O O    H H  O O  H H  O O                                O O
               H H33CC  N N  N N  N N  N N
                   H H       H H
                      O O       O O
                                    COOH                             O O
                                    COOH
                       HOOC
                       HOOC
                                                                          OH
                                                                      OH  OH
                                                                      OH
                 Compound Ac⁃DEVD⁃CHO and its binding mode with Caspase⁃3  Compound CS4566：binding mode comparison with Caspase⁃3
                                       图3 基于受体的虚拟筛选从肽类PARP获得小分子CS4566
                        Figure 3 Receptor⁃based virtual screening for small molecule CS4566 derived from PARP peptide
                  本案例中，对于具有活性空腔的靶点，基于蛋                          有效剔除不具有成药性的结构，提升候选化合物的
              白结构的高通量筛选可保障配体筛选的特异性，适                            成药潜力与筛选效率。
              用于通过冷冻电镜、X 线晶体衍射等技术已获得明
                                                                4  利用荧光偏振测定法进行筛选从16肽获得小分
              确三维结构的蛋白靶点，可直接从化合物库中筛选
                                                                子23
              能精准匹配口袋的小分子。此外，针对大规模化合
              物文库的筛选，联合里宾斯基五规则进行初筛，可                                 研究证实，亨廷顿病等退行性疾病中存在神经
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