为大家分享一篇发表在JACS上的文章Structure-Based Optimization of Covalent, Small-Molecule Stabilizers of the 14-3-3σ/ERα Protein−Protein Interaction from Nonselective Fragments，通讯作者是来自加州大学旧金山分校的Michelle R. Arkin教授、荷兰埃因霍温大学的Christian Ottmann教授和Luc Brunsveld教授，三位老师共同创立了Ambagon Therapeutics公司，致力于14-3-3蛋白的分子胶设计。
PPI在病理条件下常常发生失调，且被认为是小分子难以靶向调节的。然而，分子胶和以PROTAC为代表的二价分子已成为稳定PPI的一种可行策略。其中，针对那些中心枢纽蛋白的分子胶设计特别具有挑战性，因为这类枢纽蛋白能与众多客户蛋白相互作用，这带来了选择性靶向的问题。在本文中，作者重点关注枢纽蛋白14-3-3，这是一种高度丰富的接头蛋白，能够识别数百种磷酸化客户蛋白，参与大量生物学过程。其客户包括许多具有高度治疗意义的蛋白质，如雌激素受体α(ERα)。本文作者希望以14-3-3为例，证明能够针对14-3-3与客户蛋白独特的结合口袋开发选择性分子胶。14-3-3蛋白主要以磷酸化结合位点与客户蛋白相互作用，并能促使无序蛋白折叠为有序。针对14-3-3σ/ERα复合物，已经发现天然产物Fusicoccin能够靶向该相互作用界面，但天然产物的化学复杂性、分离难度和混杂靶向性限制了其可用性。作者此前的研究使用二硫键束缚策略，针对14-3-3σ肽结合槽外围天然存在的Cys38残基，鉴定到一系列可靶向的二硫键片段，如非选择性二硫键片段1可以稳定14-3-3σ/ERα和14-3-3σ/C-RAF肽复合物，尽管更优选C-RAF(38 vs 4)，但晶体结构显示出相似的结合模式。
作者随后开始基于结构优化片段1，包括用不可逆亲电试剂替换可逆的二硫键(I)、使用不同长度的linker连接亲电试剂(II)、针对ERα客户蛋白界面优化取代基以提高亲和力和特异性(III and IV)，最后还包括连接子的刚性化，以减少亲电试剂结合的熵损失。作者通过大量的药物化学优化，证明了合适长度的氯乙酰基弹头适合靶向14-3-3σ的Cys38，氧杂环己基和苯胺取代增加了对ERα的选择性，通过引入哌啶基对亲电试剂进行定位有效地提升了稳定化效力。最终得到的化合物181具有和天然产物类似的稳定化效应。总之，本文作者描述了非选择性二硫键片段可通过结构引导的优化，以发现14-3-3σ/ERα复合物的有效小分子共价稳定剂。此前的分子胶发现往往是偶然性的，本文作者的工作代表了新型分子胶设计的概念证明，可通过优化小分子结构片段、微调共价反应性等手段来实现选择性靶向，这些策略可以快速扩展应用到其它蛋白-蛋白相互作用上。
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c05161文章引用：DOI：10.1021/jacs.3c05161
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