Angew. Chem. Int. Ed. | 硫辛酰化修饰直接合成途径抑制剂作为新型抗感染药物的发现

王初课题组 · 公众号 · · 2023-06-09 16:53

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大家好，本周为大家推荐一篇发表在Angew. Chem. Int. Ed.上的文章A Chemical Proteomic Strategy Reveals Inhibitors of Lipoate Salvage in Bacteria and Parasites，通讯作者是来自慕尼黑工业大学的Stephan A. Sieber教授，他主要致力于开发针对多重耐药细菌的新药。这篇论文主要是利用化学蛋白质组学的策略开发硫辛酰化修饰直接合成途径抑制剂作为新型抗感染药物。

硫辛酰化修饰是一种重要的翻译后修饰，影响多种生物体的中心代谢途径。在大肠杆菌中，该修饰通过两个相对独立的途径发生：从头合成途径是辛酸通过辛酸转移酶转移到底物，在硫辛酰化合酶（LipA）作用下引入两个硫原子从而形成一个完整的硫辛酰化修饰；直接合成途径是通过硫辛酸蛋白连接酶（LPL）直接将硫辛酸修饰到底物蛋白上。相比之下，在哺乳动物细胞中只有从头合成途径，因此可以开发LPL选择性抑制剂，特异性地抑制病原菌中硫辛酰化修饰的直接合成途径，影响其中心代谢途径，从而抑制病原菌的生长。

作者想开发一个直接合成途径中硫辛酰化修饰的化学探针，通过标记信号来表征LPL酶活，从而结合化学文库来筛选LPL抑制剂。首先作者合成了以下三种探针，并对探针的抑菌活性和探针的标记进行了测试，结果发现，只有Probe2有明显的抗菌活性和硫辛酸竞争标记信号的效果，并通过后续LC-MS/MS实验分别鉴定到了革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌中所有已知的硫辛酰化修饰蛋白，并对位点也进行了一一鉴定。上述实验表明该探针在不同菌株中的多功能性以及硫辛酰化修饰蛋白检测的选择性方面具有很大优势。

接下来，作者根据LPL的活性位点设计了一系列的化合物构建文库，另外也基于前期开发的LPL抑制剂进行了结构改造，并对与LPL具有相似催化活性的生物素蛋白连接酶(BPL)的抑制剂也进行了一定的结构改造。然后将小分子加入病原菌中，作者利用探针的标记信号来表征小分子抑制LPL酶活的效果。结果表明只有基于前期开发的抑制剂进行结构改造的小分子（C3和LAMe）能明显抑制LPL活性，降低硫辛酰化修饰的标记信号，并且这两个抑制剂能有效杀死血液寄生虫。