新型特异性荧光底物BAD3的理性设计及其在UGT1A4活性监测与选择性抑制剂发现中的应用

研究人员针对UGT酶家族成员间高度相似的氨基酸序列导致功能区分困难的问题，通过理性设计合成了首个UGT1A4特异性荧光底物BAD3，并建立抑制剂筛选平台，从天然产物库中鉴定出强效选择性抑制剂T25/T26（Ki≈0.6 μM）。该研究为解析UGT1A4的生理药理功能提供了关键分子工具，对解决肿瘤耐药性和药物相互作用具有重要意义。

　　

在药物代谢领域，尿苷二磷酸葡萄糖醛酸转移酶（UGT）家族因其高度相似的氨基酸序列（如UGT1A3与UGT1A4相似度达93%），使得区分各亚型功能成为长期挑战。UGT1A4作为负责抗精神病药和抗癌药（如他莫昔芬）代谢的关键酶，其过度表达与肿瘤耐药密切相关，但缺乏特异性探针和抑制剂严重阻碍了相关研究。

遵义医科大学的研究团队通过理性设计，以1,8-萘二甲酰亚胺为骨架，在4位引入含氮取代基，成功开发出首个UGT1A4特异性荧光底物BAD3。该探针具有15.06 μM的K_m值和0.47的荧光量子产率，对UGT1A4的选择性比其他亚型高400-700倍。利用该探针建立的筛选平台，从69种天然产物中发现熊果酸衍生物T25/T26（IC₅₀≈1.2 μM）为强效竞争性抑制剂，其抑制常数K_i达0.6 μM。分子 docking 揭示28位羧基与Arg258的盐桥相互作用是抑制关键，而3位羟基酯化可增强活性。动物实验证实T25能使BAD3代谢物暴露量降低8.7倍。

研究采用四大关键技术：1）基于结构设计合成4种萘酰亚胺衍生物；2）LC-FD联用技术建立代谢物检测方法（LOD=0.3 nM）；3）RAF（相对活性因子）法计算酶亚型贡献度；4）AlphaFold2建模结合分子 docking 解析相互作用。

研究结果显示：

1. 荧光底物设计：BAD3的甲基哌嗪取代基使其成为唯一被UGT1A4代谢的探针（转化率比BAD4高90倍），其代谢产物BAD3G荧光强度提升3倍。
2. 酶特异性验证：化学抑制实验显示，广谱UGT抑制剂AMF可使活性降至8%，而UGT1A1/2B10特异性抑制剂无影响。
3. 抑制剂发现：五环三萜类化合物中，28位羧基是抑制关键（T28甲基化后活性消失），3位乙酰化（T25）使IC₅₀从2.86 μM优化至1.36 μM。
4. 体内验证：兔模型证实T25显著降低BAD3G的AUC_0-12h（从676.81降至77.91 nM·h）。

该研究突破性地解决了UGT1A4检测工具匮乏的难题，BAD3探针的高选择性使其能在复杂生物样本中准确监测酶活性。发现的抑制剂T25/T26为逆转肿瘤耐药提供了新策略，其结构-活性关系的阐明为设计更优抑制剂奠定基础。论文发表于《Journal of Pharmaceutical Analysis》，为UGT1A4相关疾病研究和药物开发提供了不可替代的分子工具。