【原】江西中医药大学药学院杨尊华课题组J. Med. Chem.：靶向PTP1B具有长效降糖作用的降解剂的研究新进展

CBG资讯公众号 2024-05-23 发布于江苏

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论文信息

近日，江西中医药大学药学院杨尊华副教授在国际Top学术期刊Journal of Medicinal Chemistry（中科院一区，IF = 7.3）上发表题为“Discovery of Selective Proteolysis-Targeting Chimera Degraders Targeting PTP1B as Long-Term Hypoglycemic Agents”的研究论文（https:///10.1021/acs.jmedchem.4c00356）。第一作者：杨尊华，应宇琦，程少冰；通讯作者：房元英，李惠兰；江西中医药大学为该论文的第一完成单位。

导语

蛋白酪氨酸磷酸酶1B（PTP1B）是蛋白酪氨酸磷酸酶家族（PTPs）的关键成员之一，广泛存在于体内各组织细胞中，在糖尿病和肥胖症中扮演重要角色。它不仅是胰岛素和瘦素信号转导的关键生理调节因子，而且其与内质网应激以及胰岛β细胞之间也有重要关联。尽管PTP1B抑制剂在开发降血糖药物中具有巨大的潜力，且很多化合物表现出较高抑制活性，但大多数抑制剂由于极性过大存在细胞膜通透性差、特异选择性差及毒副作用等缺点，导致止步于临床前研究阶段。截止目前，3个化合物进入临床研究，但都因疗效不佳或副作用而终止。

蛋白水解靶向嵌合体（PROTAC）是一种利用泛素-蛋白酶体系统来降解目标蛋白质的治疗技术，为克服小分子抑制剂的限制提供了潜在的解决方案。而且，PROTAC可以循环重复利用来降解靶蛋白。与依赖占位的传统小分子抑制剂不同，PROTAC通过一种“事件驱动”机制起作用，直接减少致病蛋白而不抑制目标蛋白的功能活性。这种特殊的降解机制比传统的酶抑制剂具有几个优点：更低的药物剂量，更少的给药频率，以及降低耐药性的产生。

前沿科研成果

靶向PTP1B具有长效降糖作用的降解剂的研究新进展

基于此，本论文设计并合成一系列靶向PTP1B的PROTAC小分子，共合成25个目标化合物。作者使用WB方法检测这一系列PROTAC分子的PTP1B降解作用。结果表明所有化合物均具有降解作用。其中，化合物18、20、62、68和75（含有氧原子的连接链）表现出强效的PTP1B降解效果，而且PROTAC分子含有更长的连接链能够改善降解活性。但由于“钩效应”导致部分化合物在最高的给药剂量下（5 µM）表现出最弱的降解活性。

为验证PROTAC分子能否具有长效降解作用，作者研究了优势化合物在48 h和72 h的PTP1B降解作用（图一）。WB分析表明，优势化合物18、68和75在72小时后表现出比48小时更强的PTP1B降解能力（表一），这表明应用PROTACs的“催化机制”来开发长效降糖药具有潜力。

为了确认优势降解剂与PTP1B的结合亲和力，作者使用齐墩果酸和熊果酸作为阳性对照，评估了它们在10 μM、25 μM和62.5 μM浓度下对PTP1B的抑制作用（表二）。与齐墩果酸相比，75表现出相似程度的抑制能力（在62.5 μM浓度下，抑制率分别为72.0%和75.4%）。

图一：优势化合物的PTP1B降解作用（来源：J. Med. Chem. ）

表一：The degradation effect of five potent compounds on PTP1B.（来源：J. Med. Chem. ）

表二：The inhibitory effect of five potent compounds on PTP1B.（来源：J. Med. Chem. ）

接着，作者研究了优势化合物75的靶点选择性，测试化合物75对PTP1B、SHP1、SHP2、LYP和CD45几个PTP家族蛋白的降解作用。结果表明75可能是一种有效的、选择性的PTP1B降解剂。作者也证实化合物75是一种真正的PTP1B PROTAC降解剂，是通过泛素-蛋白酶体系统降解靶蛋白，具有高效性和选择性。降糖机制研究发现，75能够显著上调IRS-1，PI3K，p-PI3K，Akt和p-Akt蛋白的表达，表明75的降糖作用可能与IRS-1/PI3K/Akt信号通路有关（图二）。

图二：优势化合物75的作用研究（来源：J. Med. Chem. ）

最后，作者研究了优势PROTAC分子在KM小鼠中的口服葡萄糖耐量试验（oGTT）。对化合物20进行了3个剂量下（10、20和40 mg/kg）的oGTT评估，以优化合适的给药剂量。进一步开展了优势化合物18、21、68和75的oGTT测试。结果显示（图三），具有中等长度氧连接基的化合物21和68能够有效降低血糖水平（分别为15.3%和18.3%）。重要的是，含有较长PEG连接链的化合物75显示出最显著的降糖作用，在40 mg/kg剂量下，血糖AUC0−2h 降低了29%。