基于苝啶结构的新型TET1蛋白选择性抑制剂的设计与机制研究

本研究针对TET（ten-eleven translocation）蛋白家族在癌症和神经退行性疾病中的关键作用，设计合成两种2-(杂)芳基-1H-苝啶衍生物（1和2），通过铁离子螯合机制实现TET1蛋白的高效选择性抑制（IC50=1.02 μM，选择性>13倍）。该研究为开发表观遗传靶向药物提供了新思路，相关成果发表于《Journal of Molecular Structure》。

　　

在生命活动的精密调控网络中，DNA甲基化修饰如同"分子开关"般控制基因表达。TET（ten-eleven translocation）蛋白家族作为关键的"表观遗传工程师"，通过催化5-甲基胞嘧啶（5mC）氧化为5-羟甲基胞嘧啶（5hmC），在胚胎发育、肿瘤发生和神经系统功能中扮演核心角色。然而，当这些"分子雕刻师"失控时——特别是TET1蛋白的异常活化与MLL重排白血病、非小细胞肺癌和三阴性乳腺癌等恶性疾病密切相关，甚至参与自身免疫和神经退行性疾病的发生。更棘手的是，TET家族成员（TET1/2/3）催化结构域高度相似，使得开发亚型选择性抑制剂成为"在显微镜下找差异"的挑战。

传统抑制剂如Bobcat339对TET1/2的选择性有限（IC₅₀分别为33/73 μM），而环肽类抑制剂虽具选择性却面临药代动力学难题。铁离子（Fe(II)）作为TET蛋白催化活性的必需辅因子，为药物设计提供了"阿喀琉斯之踵"。捷克查理大学团队独辟蹊径，将目光投向具有金属螯合能力的苝啶（perimidine）骨架——这种三环稠合结构既能通过氮杂环螯合Fe(II)，其扩展的π体系又可模拟DNA碱基与蛋白相互作用。

研究团队采用计算机辅助药物设计（CADD）与实验验证相结合的策略。通过同源建模构建TET1催化结构域三维模型（基于TET2晶体结构4NM6），利用AutoDock Vina进行分子对接。实验方面采用钠焦亚硫酸盐氧化法合成两种苝啶衍生物：含邻甲氧基苯酚的化合物1和含甲基吡啶的化合物2，经柱层析纯化后通过ESI-MS和NMR确证结构。铁结合特性通过紫外光谱滴定分析，酶活检测采用化学发光法（Bioscience试剂盒），通过系统比较IC₅₀值和铁螯合能力揭示作用机制。

1.1 化学合成

以萘-1,8-二胺为原料，分别与2-羟基-3-甲氧基苯甲醛或3-甲基吡啶-2-甲醛在乙醇中反应，获得收率79-90%的目标产物。核磁共振氢谱中，化合物1的甲氧基质子信号（δ 3.80 ppm）和化合物2的甲基信号（δ 2.64 ppm）成为特征标识，苝啶NH质子则在δ 10.6 ppm附近呈现宽峰。

1.2 计算机对接

同源建模显示TET1与TET2活性口袋存在微妙差异。化合物2与TET1结合能（-9.186 kcal/mol）显著优于TET2（-9.306 kcal/mol），关键相互作用包括：与Fe(II)的π-阴离子作用（3.4 ?）、与CYS1263的π-硫相互作用（5.1 ?），以及与ARG1261、ASP1384等残基的多种非共价作用。特别值得注意的是，配体吡啶环与HIS1416等形成疏水口袋，这种"多爪锚定"模式解释了其高选择性。

结合研究与抑制活性

紫外滴定揭示化合物2存在两种铁配合物（1:4和1:5），结合常数达10²³-10²⁹量级，远高于化合物1（10¹¹）。酶活实验显示化合物2对TET1的IC₅₀为1.02 μM，对TET2为13.5 μM，选择性达13倍。对照实验排除了单纯铁螯合导致抑制的可能性——铁螯合剂去铁胺（deferoxamine）的IC₅₀>450 μM，且仅螯合0.42%铁离子时化合物2即显示强效抑制，证实其直接作用机制。

这项研究开创性地将苝啶骨架应用于表观遗传靶向药物设计，揭示了"吡啶-苝啶"结构作为TET1选择性抑制剂的优越性。其意义不仅在于发现迄今最强的TET1亚型选择性小分子抑制剂（IC₅₀较报道化合物提升30倍），更建立了"双功能抑制"新范式：既通过Fe(II)螯合阻断催化中心，又利用芳香系统干扰底物识别。这种策略为开发治疗TET1依赖性癌症的靶向药物提供了模板，同时为研究TET蛋白在疾病中的特异性功能提供了化学探针。未来通过优化药代特性，这类化合物有望成为攻克表观遗传紊乱相关疾病的"分子手术刀"。