一类含硼酸基可逆辅助亲和基团的小分子探针的设计、合成与评价

It is significant to identify the target proteins of lead compounds in the process of drug discovery. And the most direct and efficient way is to use small molecular probes which possess active compounds to capture and identify the target protein. In view of the shortcomings of the commonly used probe molecule equipped with photoreactive cross-linking groups, such as excessive photoaffinity, unselective binding, reaction irreversibility, and serious interference for the analysis of target protein, this project intends to design a new type of probe which equipped with boronic acid moiety as a reversible affinity group, and the importing boronic acid moiety can enhance the binding capacity between small molecule probe and target protein, and can dissociate the captured target protein in the form of its natural configuration which is easy to analysis. An efficient and modular synthesis method of probe using cysteine as mother nucleus will be applied to synthesize a series of probes equipped with different boronic acid moieties, and the effectiveness and reversibility of boronic acid moiety as reversible affinity group will be evaluated. This work would provide a new effective way to determine the target protein and to study the mechanism of action of small natural active molecules.

确定活性先导化合物的靶标蛋白在新药的开发过程中具有重要的意义。其中最直接、有效的方法是使用含有活性化合物的小分子探针来捕捉并确定其靶标蛋白。针对目前使用的含有光反应性基团的探针分子，由于光反应性过强、非选择性且反应不可逆，严重干扰靶标蛋白分析的缺点，本项目提出设计一种以硼酸基团为可逆亲和辅助基团的新型探针分子，既能提高小分子探针与靶标蛋白间结合作用，又能使捕捉到的靶标蛋白以天然构型解离出来，便于后续的蛋白分析。通过利用以半胱氨酸为母核的高效、模块化探针分子合成方法，合成出一系列含不同硼酸基团侧链的探针分子，并评价此类亲和辅助基团的有效性与可逆性。为天然活性小分子在体内的靶标蛋白的确定及作用机制研究提供一种新的有效手段，对新药的研发具有重要的意义。

确定活性先导化合物的靶标蛋白在新药的开发过程中具有重要的意义。其中最直接、有效的方法是使用含有活性化合物的小分子探针来捕捉并确定其靶标蛋白。针对目前使用的含有光反应性基团的探针分子，针对光反应性过强、非选择性且反应不可逆，严重干扰靶标蛋白分析的缺点，本项目开展了设计以硼酸基团为可逆亲和辅助基团的新型探针分子，既能提高小分子探针与靶标蛋白间结合作用，又能使捕捉到的靶标蛋白以天然构型解离出来，便于后续的蛋白分析的相关研究。.首先通过利用以半胱氨酸为母核的高效、模块化探针分子合成方法，以谷胱甘肽GSH与谷胱甘肽-S-转移酶GST的结合为评价模型，合成出一系列含不同硼酸基团侧链的谷胱甘肽探针分子，并通过SDS-PAGE来评价。初步评价结果表明，硼酸基团的引入能提高探针分子与靶标蛋白的结合作用。为了确认硼酸基团引入的有效性，我们又设计合成了以新生霉素为活性小分子的探针分子，并进行了SDS-PAGE评价。综合两个评价模型的结果显示，硼酸基团的引入确实能增强且可逆的提高探针分子与靶标蛋白的结合作用。后续将对所捕获蛋白的功能和活性进行进一步确认。此外为了将本项目的研究成果用于靶标未知的活性化合物的靶标发现，进行了相关活性化合物的活性筛选及相应的探针分子设计合成。通过本项目的实施，将为天然活性小分子在体内的靶标蛋白的确定及作用机制研究提供一种新的有效手段，对新药的研发具有重要的意义。后续将应用此探针分子设计方法，重点开展相关靶标未知的活性化合物的靶标发现及作用机制的研究。