扩大L-SIGN特异性糖模拟物的化学空间

《Journal of Medicinal Chemistry》：Increasing the Chemical Space of L-SIGN Specific Glycomimetics

糖基配体Man84及其异构体对L-SIGN的高选择性结合及分子机制研究。通过合成14种新配体（2-11），SPR抑制实验显示化合物4、5、9对L-SIGN的IC50分别为15、12、18 μM，选择性达50-94倍，优于Man84。X射线结构揭示配体通过双齿氢键与E370残基、π-堆积与F325及氢键与N385形成关键相互作用，而pKa值影响亲和力。研究为靶向L-SIGN的抗冠状病毒治疗及药物递送提供新策略

　　在病毒研究和治疗领域，科学家们一直在探索如何利用特定的受体与配体之间的相互作用来开发新的药物。C型凝集素受体（C-type lectin receptors, CLRs）是一类能够识别糖基结构的蛋白质，它们在免疫系统中扮演着重要角色。其中，L-SIGN和DC-SIGN是两种具有相似结构的CLRs，它们在宿主细胞中对某些病毒具有识别和结合能力，这使得它们成为抗病毒治疗研究的重要靶点。例如，SARS-CoV-2（新冠病毒）利用L-SIGN和DC-SIGN来逃避宿主的免疫系统并促进感染。

为了提高针对L-SIGN的特异性，研究人员开发了一种名为Man84的糖基模拟物。Man84具有微摩尔亲和力，并且在L-SIGN和DC-SIGN之间显示出50倍的特异性。这种高特异性是由于L-SIGN和DC-SIGN在结合位点上的单个氨基酸差异（L-SIGN中的N385与DC-SIGN中的K373）以及一个保守的苯丙氨酸侧链（F325和F313）的轻微重排所导致。然而，尽管Man84表现出了良好的性能，但开发更高效的L-SIGN特异性配体仍然是一个挑战。

研究人员进一步合成了一系列新的糖基模拟物，它们在结构上与Man84相似，但具有不同的取代基。这些新合成的化合物被称为Man84的异构体（ligands 2–11），它们通过铜催化的叠氮-炔环加成反应（CuAAC）与Man84进行连接。这种合成方法比之前尝试的晚期修饰方法更加成功，能够更有效地生成所需的化合物。通过这种方法，研究人员获得了多个新的配体，并评估了它们与L-SIGN和DC-SIGN的结合能力。

实验结果显示，其中的化合物4、5和9在L-SIGN上的结合亲和力为低微摩尔级别，并且显示出50到94倍的特异性，与Man84的性能相当或更优。这表明这些新的配体在L-SIGN特异性方面具有更大的潜力。为了进一步理解这些配体的结合机制，研究人员解析了L-SIGN CRD与化合物4的复合物的X射线晶体结构。这一结构揭示了配体与L-SIGN之间的关键相互作用，包括与E370侧链的双齿氢键相互作用、与F325侧链的堆叠相互作用（cation?π）以及与N385侧链的氢键相互作用。这些相互作用共同作用，使化合物4在L-SIGN上具有高度的亲和力和特异性。

此外，研究人员还探讨了配体的结构活性关系（Structure Activity Relationship, SAR）。通过比较不同配体的pKa值（酸解离常数）和它们的结合亲和力，发现pKa值对配体的结合能力有显著影响。例如，化合物4和5的pKa值较高，这使得它们在生理pH条件下能够形成稳定的氢键相互作用，从而增强对L-SIGN的结合能力。相比之下，化合物2和3的pKa值较低，导致它们在生理pH条件下无法形成有效的氢键相互作用，因此结合能力较弱。这些结果表明，通过调整配体的电荷状态和氢键能力，可以显著影响其对L-SIGN的结合特性和亲和力。

在研究过程中，研究人员还发现了一些值得注意的现象。例如，化合物9虽然其pKa值接近Man84，但其结合能力与Man84相似，这表明它可能是一个非常有潜力的候选分子。化合物9在生理pH条件下能够形成双齿氢键相互作用，即使它没有永久的电荷。这一发现为未来开发具有类似Man84特性的配体提供了新的思路。

总体而言，这些新的糖基模拟物不仅在结合特性和亲和力上表现出色，还为L-SIGN作为抗病毒靶点的进一步研究提供了新的化学工具。通过这些化合物，研究人员能够更深入地理解L-SIGN与配体之间的相互作用机制，并为开发更有效的抗病毒药物和靶向性药物提供基础。这些研究结果为未来的药物设计和开发提供了重要的参考和指导。