分享一篇发表在JACS上的文章，题目为“Warhead Strategy for Targeted Protein S-Nitrosation"，通讯作者是来自中国药科大学的黄张建和吴建兵研究员。该团队聚焦于一氧化氮（NO）供体的药物研发。

蛋白质S-亚硝化（S-nitrosation, SNO）作为一氧化氮（NO）介导的关键翻译后修饰（PTM），通过调控蛋白质活性、蛋白质-蛋白质相互作用网络以及与其他PTM的串扰，在多种生理病理过程中扮演着核心调控角色。然而，由于NO分子固有的气态自由基特性导致的高度扩散性和反应非特异性，目前针对特定蛋白质的位点选择性S-亚硝化调控仍面临重大技术挑战。

为解决这一关键科学问题，本研究基于伊布替尼（Ibrutinib）的分子骨架进行理性设计：选用α-甲基丙烯酰胺作为共价弹头实现靶向结合，同时整合二醇二氮烯鎓盐（NONOates）作为NO供体模块，成功构建了8个具有双重功能的亚硝化调控剂（TSNO1-8）。该系列化合物展现出独特的双机制协同作用：（1）通过丙烯酰胺基团与BTK活性位点C481残基发生特异性迈克尔加成，实现靶向抑制；（2）在靶标结合后，NONOate基团经触发释放NO分子，诱导邻近半胱氨酸残基发生位点特异性S-亚硝基化修饰。

作者系统评估了TSNO1在不同生物环境中的稳定性。实验结果显示，TSNO1在含硫醇试剂的缓冲体系、大鼠血浆及肝微粒体等复杂生物环境中均表现出良好的稳定性，且其在BTK溶液中的NO释放量显著高于非靶向环境，证实了该化合物的靶向释放特性。进一步的共聚焦显微镜分析表明，在表达BTK-mCherry的Daudi细胞中，TSNO1处理后的NO信号（绿色荧光）与BTK蛋白（红色荧光）呈现显著共定位，直观验证了其靶向递送能力。在体外S-亚硝化效率评估中，TSNO1可特异性增强BTK的S-亚硝化修饰，而整体细胞S-亚硝化水平与依鲁替尼处理组无显著差异；相比之下，非靶向NO供体则引起广泛的蛋白S-亚硝化，这一对比结果充分体现了TSNO1设计的精准修饰优势。

通过对217种激酶的选择性谱分析，作者发现TSNO1展现出显著优于伊布替尼的靶向特异性。TSNO1对BTK的抑制率超过90%，而对EGFR、JAK等家族激酶的脱靶效应较伊布替尼显著降低。这些发现不仅证实了TSNO1的高度选择性，也为设计靶向蛋白翻译后修饰的精准调控工具提供了重要理论依据。

作者通过U937异种移植小鼠模型系统评估了TSNO1的体内抗肿瘤活性与靶向S-亚硝化特性。口服给药（37.93 mg/kg）的TSNO1展现出显著优于等摩尔剂量伊布替尼的肿瘤生长抑制作用，且其抗肿瘤效应呈现明显的剂量依赖性。安全性评估显示，经TSNO1处理的实验组小鼠主要脏器（肝、肾、脾、心和肺）组织结构完整，H&E染色未观察到坏死、炎症或变性等病理改变，证实了该化合物的良好体内安全性。为阐明TSNO1的作用机制，作者对肿瘤组织进行了高分辨S-亚硝化蛋白质组学分析。定量结果显示，与伊布替尼对照组相比，TSNO1处理组中BTK的S-亚硝化水平呈现特异性升高。值得注意的是，蛋白质组学数据揭示TSNO1具有高度靶向性：在检测到的163种S-亚硝化蛋白中，141种蛋白的修饰水平维持稳定，仅22种蛋白发生修饰水平变化。与依鲁替尼相比，Cys527的S-亚硝化诱导了BTK的进一步构象变化，将Tyr551嵌入内部，增强了对Tyr551的磷酸化抑制，阻碍了BTK的激活，并在共价抑制之外提供了额外的治疗益处。

本研究创新性地提出了一种激酶靶向S-亚硝化调控策略，并成功开发了具有精准修饰能力的TSNOs分子体系，展现出优异的体外和体内抗肿瘤活性，同时具备理想的类药物特性。

本文作者：THT

责任编辑：TZS

DOI：10.1021/jacs.5c07409

原文链接：https://doi.org/10.1021/jacs.5c07409