賴氨酸作為人體內(nèi)含量最為豐富的氨基酸之一，在維持蛋白質(zhì)功能和穩(wěn)定性中發(fā)揮重要的作用，因此實現(xiàn)細胞內(nèi)賴氨酸的共價修飾能大幅度推動疾病的病理研究以及相關(guān)藥物的開發(fā)。然而目前已經(jīng)上市的共價藥物仍以靶向蛋白質(zhì)的半胱氨酸殘基為主，這是因為在生理條件下，賴氨酸側(cè)鏈的氨基處于較低親核活性的質(zhì)子化狀態(tài)而難以實現(xiàn)高效的共價修飾。針對這一難題，中國科學(xué)院上海有機化學(xué)研究所丁克課題組開發(fā)出一種新型的賴氨酸共價修飾結(jié)構(gòu)—鄰氰基苯甲醛（CNBA），CNBA能在活細胞內(nèi)高效共價修飾蛋白表面和內(nèi)部的賴氨酸側(cè)鏈殘基，為靶向賴氨酸的新型共價抑制劑的開發(fā)提供新方法。相關(guān)成果以“O?Cyanobenzaldehydes Irreversibly Modify Both Buried andExposed Lysine Residues in Live Cells”為題發(fā)表在Journal of the American Chemical Society雜志上（DOI: 10.1021/jacs.4c18006）。

醛基和氰基作為重要的藥物官能團，具有較好的生物相容性，因而被用于多種上市的藥物之中。此外，醛基和氨基即使在較低的pH條件下也能形成可逆的亞胺結(jié)構(gòu)，這使得生理條件下對質(zhì)子化的低親核性賴氨酸修飾具有一定的可行性。而具有較弱親電活性的氰基能通過鄰基效應(yīng)捕獲不穩(wěn)定的亞胺中間體并形成穩(wěn)定的環(huán)合產(chǎn)物，從而實現(xiàn)從可逆共價向不可逆共價的轉(zhuǎn)變?；谠撍悸罚芯咳藛T對生理條件下CNBA與賴氨酸的反應(yīng)性和選擇性進行驗證，實驗結(jié)果表明CNBA不僅能實現(xiàn)對模型蛋白FKBP12的高效標(biāo)記，而且具有非常優(yōu)異的賴氨酸選擇性。此外，CNBA能成功標(biāo)記Jurkat細胞內(nèi)3451個的賴氨酸殘基，其中包括多個具有高反應(yīng)活性的賴氨酸殘基位點。在此基礎(chǔ)上，研究人員將CNBA應(yīng)用于激酶共價抑制劑、PPI抑制劑和ADC藥物構(gòu)建?；贑NBA的廣譜激酶抑制劑K-CNBA-1能與Jurkat細胞內(nèi)85個激酶的保守賴氨酸形成不可逆共價作用，該結(jié)果為開發(fā)靶向激酶內(nèi)部賴氨酸的共價抑制劑提供新的方法。而基于CNBA的MDM2-p53抑制劑M-CNBA-1也能與MDM2表面的94位賴氨酸形成共價作用，從而大幅度提高Nutlin類分子的抗腫瘤活性。最后， CNBA也能作為新型的ADC連接子反應(yīng)基團，在不影響抗體活性的前提下快速構(gòu)建ADC類藥物分子，為后續(xù)ADC的藥物開發(fā)提供新的選擇。

綜上，該工作首次報道了一類新型的活細胞內(nèi)賴氨酸選擇性修飾結(jié)構(gòu)—鄰氰基苯甲醛（CNBA），并在激酶抑制劑、蛋白質(zhì)—蛋白質(zhì)相互作用抑制劑和ADC分子構(gòu)建中實現(xiàn)初步驗證。CNBA結(jié)構(gòu)的高選擇性、高反應(yīng)性、高穩(wěn)定性以及高生物相容性將使其有望用于未來的藥物開發(fā)之中。

中國科學(xué)院上海有機化學(xué)研究所丁克研究員和暨南大學(xué)張志民研究員為本文的通訊作者，共同第一作者分別為中國科學(xué)院上海有機化學(xué)研究所博士生凌歡、中國科學(xué)院上海有機化學(xué)研究所科研助理李林、暨南大學(xué)碩士生段莉萍、中國科學(xué)院上海有機化學(xué)研究所副研究員黃維雪和南方科技大學(xué)副研究員鄭江南。

研究工作得到中國科技部重大研發(fā)計劃，國家自然科學(xué)基金委和中國科學(xué)院先導(dǎo)項目等資助。