JMC | 平行化合物库快速发现小分子抑制剂，雷公藤红素衍生

文献：Journal of Medicinal Chemistry

链接：https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.5c00433

01 成果简介

2025年6月23日，上海药物所熊欢、上海中医药大学张豪团队等研究人员合作在J. Med. Chem. 上发表了题为"Rapid Discovery of Celastrol Derivatives as Potent and Selective PRDX1 Inhibitors via Microplate-Based Parallel Compound Library and In Situ Screening"的最新文章。

该研究描述了一种半自动和基于微孔板的平行化合物文库方法，可以快速发现强效且选择性的PRDX1抑制剂-雷公藤红素（Celastrol）衍生物。化合物LC-PDin06表现出最佳的抗PRDX1活性（IC50 = 0.042μM），对PRDX家族具有选择性，显著改善了传统雷公藤红素选择性差的问题，对结直肠癌细胞具有良好的抗增殖活性。

PRDX1与化合物LC-PDin20的共晶结构和分子对接研究提供了抑制剂与PRDX1结合模式的深入见解，有助于未来基于结构的PRDX1抑制剂设计。

02 背景介绍

过氧化物还原酶（PRDXs）是一类重要的抗氧化蛋白，PRDX1 在多种哺乳动物组织中含量最高，在氧化还原稳态中起关键作用，其过表达与多种癌症相关，因此是潜在的抗癌治疗靶点。雷公藤红素是一种已知的 PRDX 抑制剂，但选择性欠佳。此前研究发现其衍生物在抑制 PRDX1 方面有一定潜力，本研究旨在通过构建化合物库筛选出更优的 PRDX1 抑制剂。

03 图文概览

抑制剂结构参考

图1. 先前研究中选定的PRDXs抑制剂结构

图1展示了几种已知的PRDXs抑制剂的化学结构，作为研究重点，Celastrol与其他抑制剂进行了对比。

衍生物库设计与高通量筛选

图2. Celastrol衍生物化合物库的设计原理和整体研究策略

通过对Celastrol及衍生物与PRDX1的共晶结构分析，Celastrol通过 C-S共价键与 PRDX1的Cys-173 结合，其甾体骨架与Trp-87、Phe-48 等疏水残基相互作用。序列比对显示非共价结合位点在PRDX1 中具有独特性，为设计选择性抑制剂提供了依据。

基于微孔板的化合物库构建流程：利用酰胺偶联反应和尿素成键反应构建了一个2720个成员的celastrol衍生物库，结合半自动化筛选平台进行 PRDX1 抑制活性筛选。

图3. PRDX1抑制活性化合物库的原位筛选

热图直观地展示了化合物库中各个化合物对PRDX1抑制活性的初步结果，为第二轮筛选提供依据，验证了酰胺键连接的衍生物可能更易与 PRDX1 结合。

生物活性与选择性验证

图4. 化合物LC-PDin06 对 PRDX 家族蛋白的过氧化物酶抑制活性

实验显示LC-PDin06对PRDX1具有显著的抑制活性，而对PRDX2至PRDX6的抑制活性较低（PRDX5除外），表明LC-PDin06具有高度的选择性。这种选择性对于减少潜在的副作用至关重要。

PRDX1 与抑制剂的相互作用模式

图5. PRDX1与LC-PDin20的共晶结构

分辨率为 1.63 Å的共晶结构揭示了 LC-PDin20 高选择性的机制：共价键确保强结合，非共价相互作用增强特异性，为后续结构优化提供原子级别的指导。

图6. LC-PDin06 与 PRDXs 的分子对接分析

通过分子对接分析解释了 LC-PDin06 的选择性：PRDX1 特有的亚口袋允许其侧链深入结合，而其他PRDX 的同源位点因氨基酸差异阻碍结合。

细胞水平的功能验证

图7. LC-PDin06 诱导 SW620 细胞 ROS 水平升高

实验表明LC-PDin06通过抑制PRDX1来破坏细胞内的氧化还原平衡，从而可能诱导细胞死亡，显示了其作为抗癌候选化合物的潜力。

04 结果讨论

本研究通过半自动化微孔板平行库筛选，从 2720 个雷公藤红素衍生物中获得了强效切高选择性的 PRDX1 抑制剂 LC-PDin06。共晶结构与分子对接表明其与 PRDX1 的 Cys-173 共价结合并形成氢键网络，细胞实验证实其通过升高ROS抑制结肠癌细胞增殖，为 PRDX1 靶向药物开发提供新策略。

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