激酶不可逆小分子探针研究

激酶直接参与了众多的生命过程，是研究重大疾病成因和治疗方法的关键蛋白分子。因为激酶的ATP结合区域能与小分子紧密结合，所以激酶也成为了研究和利用化学小分子探针的理想目标体系。当前激酶抑制剂研究所面临的主要挑战中，化学探针的选择性及其在复杂生物体系内的效果验证是比较突出的瓶颈课题,为此我们发展了一种以不可逆抑制剂探针与其衍生的亲和示踪探针为主的研究模式。我们希望通过本基金的资助，在已有的基础上进一步开拓激酶不可逆抑制剂的设计与合成；并继续发展将抑制剂转化为示踪探针的方法；最终以活细胞和动物组织为样品，针对激酶Janus kinase 3(Jak3)在血源细胞(hematopoietic cells)信号转导过程中的作用，和Leucine-rich repeat kinase 2 (LRRK2)在帕金森症中的作用进行研究。

激酶靶向共价探针是近来兴起的一类新型小分子探针。通过与靶点蛋白选择性地形成共价键，这类小分子探针具有高效、高选择性的特点。在人类激酶组中有100多个激酶具有处于恰当位置的半胱氨酸，都可能发展出共价探针，但是至今仅有有限的、不超过10个激酶有了特定的共价探针。同时，激酶共价探针的构建方法仍需优化，不同骨架和反应基团对探针活性以及选择性的影响，特别是在in vivo条件下的作用研究，仍处于初步阶段。我们从Jak3激酶出发，选取了type I和type II两种骨架同时研究其共价探针的构建。基于type II的骨架给出了新颖的Jak3抑制剂，IC50达到了103 nM。但是更加兴奋的结果是，这类分子展示了对另一个激酶Btk的更有效地活性。为了在本基金一年期的支持中有更好的结果，我们集中力量研究了type II骨架的分子对Btk的作用。至今我们较完整地探索了该系列分子的构效关系，研究了其在细胞中对信号通路的抑制作用，和对淋巴瘤细胞增殖的阻碍效果，并在小鼠植瘤模型获得了明显的抑瘤效果（p<0.01）。更有意义的是，这类探针与现在的领先抑制剂ibrutinib的作用机制不同，新系列的探针既抑制Btk催化活性，也能抑制Btk本身的被活化，而且在多个细胞系中都表现出了比ibrutinib更优异的效果。我们下一步的研究将集中在理解新的双抑制机制对分子内通路的调控和in vivo效果分析。总之，这一年的工作发展了一个系列的新颖激酶共价探针，化学结构上是第一次详细研究的基于type II骨架的Btk共价不可逆抑制剂，机制上实现了对激酶自身活化和催化活性的双重抑制，并且在细胞水平上普遍表现了比目前领先临床化合物更强的效果。我们的结果有可能对于激酶共价探针的研究提出了一个新的方向。