三氮唑在環(huán)肽中的應用及結構分析

在蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫（PDB）中，約有四分之一的蛋白質(zhì)（多肽）包含至少一個二硫鍵。被二硫鍵限制結構的多肽通常具有更好的化學穩(wěn)定性、代謝穩(wěn)定性，以及更好的跨膜運輸能力和更強的底物親和力，因此，環(huán)肽是當前藥物開發(fā)的熱點。然而，生理條件下谷胱甘肽、血清白蛋白等硫醇化合物或氧化還原酶等物質(zhì)對二硫鍵的還原會導致蛋白質(zhì)構象改變，進而失活或發(fā)生代謝降解，限制了環(huán)肽作為藥物研發(fā)的潛力。

以結構穩(wěn)定的化合物取代二硫鍵是解決其氧化還原不穩(wěn)定性的方法之一。本文中，澳大利亞昆士蘭大學的DavidJ. Craik教授等通過骨架環(huán)化和RuAAC交聯(lián)反應將不同結構的三氮唑作為二硫鍵模擬物引入環(huán)肽，合成了一系列活性絲氨酸蛋白酶抑制劑，并對蛋白酶-抑制劑復合物結構進行了詳細表征。 

：含三氮唑（藍色）和二硫鍵（黃色）的環(huán)肽在晶體結構上高度吻合

向日葵胰蛋白酶抑制劑（sunflowertrypsin inhibitor-1, SFTI-1）是迄今為止發(fā)現(xiàn)的抑制活性較高的天然胰蛋白酶抑制劑（Ki< 20 pm），屬于Bowman-Birk抑制劑（BBI）家族，由14個氨基酸（GRCTKSIPPICFPD）和1個二硫鍵組成。由于 SFTI-1具有小、完整的環(huán)狀多肽結構，因此以它為模板研發(fā)新型高效的抑制劑已成為藥物研發(fā)的一個重要方向。作者以SFTI-1為模型蛋白，設計不同結構的橋連三氮唑取代二硫鍵，并探究其對SFTI-1活性的影響。

RuAAC（釕）和CuAAC（銅）均可催化疊氮對末端炔烴的環(huán)加成，分別得到1,5和1,4-二取代-1,2,3-三氮唑?；诖?，作者利用SPPS合成了不同原子數(shù)目和唑環(huán)方向的環(huán)肽1b，1c（1,5-三氮唑）和1d，1e，1f（1,4-三氮唑）。對以上5種變體進行胰蛋白酶抑制活性測定，作者觀察到1,5-三氮唑變體（1b-1c）表現(xiàn)出比1,4-三氮唑變體（1d-1f）更強的抑制活性。其中，1b相比于原始SFTI-1（1a）活性約有5倍的降低，表現(xiàn)出了高程度的二硫鍵模擬。

除胰蛋白酶外，改造后的SFTI變體2a，3a，4a可分別作為人激肽釋放酶7（KLK7）、纖維蛋白溶解酶（plasmin）、蛋白裂解酶（matriptase）的蛋白酶抑制劑。類似前述的合成和活性測定實驗，作者篩選出三種變體2b（KLK7），3b（plasmin），4b（matriptase），可針對三種蛋白酶實現(xiàn)有效的活性抑制。由此，作者共得到四種引入橋連三氮唑的蛋白酶抑制劑（1b-4b）進行下一步研究。