基于非肽类小分子激动剂Boc5的GLP-1R别构调节剂的功能和应用研究

Glucagon-like peptide 1 receptor (GLP-1R) is one of the most important drug targets in diabetes treatment. GLP-1 plays a key role in insulin secretion and β cell function. The non-peptidic GLP-1R agonist Boc5 discovered in our laborarry is orally available and has a long half-life.?However, its application is limited by low activity and receptor over-activation. Allosteric modulation has attracted much attention due to it can provide high selectivity, mimicry of physiological control and less over activation. The present study have identified 85 positive allosteric modulator (PAM) based on Boc5 and the abandunt compounds resources at the Chinese National Compound Library. In this project, we will futher to discover the allosteric regulation of 85 hits on GLP-1 agonist and to study its potential in treat type 2 diabetes as well as the molecular mechanism of PAM.

胰高血糖素样肽-1受体（GLP-1R）是当今公认的、最重要的抗糖尿病药物作用靶点之一。内源分泌的肽类配体GLP-1通过激活GLP-1R在胰岛素分泌和β细胞功能中具有重要作用。我们在前期研究中发现了GLP-1R的非肽类小分子激动剂Boc5，具有可以口服，半衰期较长等优势。然而，由于Boc5活性较低，且易过度激活受体，其应用受到限制。别构调节因其具有高选择性、模拟生理性调控和不易过度激活受体等特点而备受业界关注。本课题拟在前期Boc5研究以及基于Boc5筛选到的85个GLP-1R别构调节剂基础上，开展基于GLP-1的别构调节剂功能研究，确定其别构调节类型，并探讨后者与Boc5及GLP-1联合用药在2型糖尿病治疗中的应用。以期发现新的GLP-1R的别构调节剂作为潜在治疗药物及研究用工具化合物。

胰高血糖素样肽-1受体（GLP-1R）属于B类G蛋白偶联受体（GPCR），是最重要的抗糖尿病药物作用靶点之一，但其小分子药物开发难度颇大，一直未有新药上市。B类GPCR的“双结构域”激活特点使得小分子激动剂的发现困难重重，别构调节因其具有高选择性、模拟生理性调控和不易过度激活受体等特点而备受业界关注。我们在2007年发现了首个具有体内活性的小分子激动剂Boc5，尽管其活性较低且容易过度激活的特点限制了Boc5的应用，但其可以作为工具分子用于小分子别构调节剂的发现。. 通过前期研究，基于Boc5我们筛选到了85个具潜在GLP-1R别构调节活力的苗头化合物。在本项目研究中，我们建立了基于GLP-1的GLP-1R别构调节剂复筛平台，并完成了对85个活性化合物的复筛验证，通过对受体结合活力和作用专一性验证等确认了筛选到的活性化合物为非特异性PDE抑制剂。因此，我们调整了高通量筛选策略，利用更为直接的同位素受体配体结合实验开展了4000个化合物的高通量筛选工作，发现了3个新型正性别构调节剂；同时，与质谱实验室合作通过质谱初筛和受体配体结合复筛的方法，发现了4个正性别构调节剂。利用获得的7个别构调节剂，我们研究了不同来源别构调节剂对下游信号通路的调节作用，发现不同方法获得的正性别构调节剂具有特异的信号偏向性；通过对别构调节剂与不同氨基酸位点的结合效果进行研究，我们确认了别构调节剂的不同结合位点。本项目进一步评价了筛选到的别构调节剂对原代胰岛细胞的促胰岛素分泌作用，发现了两个活性化合物可促进GLP-1诱导的胰岛素释放作用。这充分证明了筛选获得的正性别构调节剂具有显著的抗糖尿病潜力。此外，我们与结构生物学家合作，首次解析了GLP-1R跨膜区的三维结构，并利用结构信息研究了别构调节剂的作用模式。本项目取得的研究成果对于GLP-1R的结构功能研究以及小分子别构调节剂的药物研发提供了新型活性化合物和重要线索。