共价靶向P4HB的化合物可清除tau聚合物

分享一篇发表在Cell Chemical Biology上的文章：Discovery of a tau-aggregate clearing compound that covalently targets P4HB，通讯作者是来自Scripps的Christopher G. Parker教授和AbbVie公司的Shaun M. McLoughlin，Christopher G. Parker课题组致力于开发化学策略来研究人类生物学和疾病病理学。

神经退行性疾病的发生发展和tau蛋白的异常折叠和聚集密切相关，但人们对tau蛋白的发病机制知之甚少，有效的治疗方法有限。近年来，表型筛选已成为一种强大的药物发现策略，可以高通量地发现不同疾病的特异性药物。随着化学蛋白质组学的发展，它也可以结合表型筛选，用以加快靶标识别。本文作者利用表型筛选和化学蛋白质组学发现可清除tau聚集体的化合物，并解析了它的靶点。

作者首先构建了表型筛选的模型。作者在SH-SY5Y细胞中稳定表达C末端融合GFP的 tau单体，当细胞在表达配对的螺旋片段sPHF时容易发生聚集。如此便能人工控制蛋白的聚集，用化合物库对存在tau聚集的细胞进行处理，然后通过细胞固定-显微成像的方式对聚集体进行观察和定量。为了促进命中化合物的下游靶标鉴定，作者选择了383个光交联的全功能化探针组成的化合物文库。在没有细胞毒性的情况下，使用平均EC50<10μM和平均最大tau清除率>50%作为命中选择标准，作者筛选到命中分子1a。

鉴于化合物1a的效力相对较低，并且原始文库中的结构类似物有限，作者进行了构效分析，对化合物1a的芳基环进行结构优化，获得化合物2a，它的EC50 为0.31 μM，最大tau清除率为91%，没有观察到细胞毒性。

为了确定优化化合物的机制相关靶标，作者使用了基于光亲和力的化学蛋白质组学探索了 2b 的相互作用组。通过此方法，作者筛选到一些靶点，包括含硒代半胱氨酸的蛋白SELK、SELT、SELS 和TXNRD1、含硫氧还蛋白结构域的蛋白TMX1和P4HB、氧化还原活性蛋白HMOX2和细胞迁移蛋白MIEN1。随后，作者在细胞模型中进行了靶点敲低实验，发现只有P4HB是阳性靶点。虽然P4HB在细胞内具有多种功能，但研究最充分的是它通过两个催化活性硫氧还蛋白结构域在二硫键断裂和重形成中的作用，这些结构域以CxxC基序为特征。作者用碘乙酰胺-去硫代生物素探针（IA-DTB）处理，与化合物2a进行竞争，结果表明C397/C400位点的P4HB肽段是竞争最强的肽，说明2a可能经历代谢激活以形成共价修饰C397的半胱氨酸反应物质。