近日，我院田平课题组与中科院上海药物所黄敏课题组在生物有机化学国际著名期刊《Bioorganic chemistry》上发表研究论文“Identification of benzo[b]thiophene-1,1-dioxide derivatives as novel PHGDH covalent inhibitors”（DOI：10.1016/j.bioorg.2024.107330），通过化合物筛选、结构优化以及后续的生物机制研究，报道了一类靶向丝氨酸合成通路的关键限速酶PHGDH的新型共价抑制剂。
丝氨酸是一种重要的非必须氨基酸，促进肿瘤细胞的生长和增殖。相关研究表明糖酵解的重要分支丝氨酸合成通路（Serine synthesis pathway, SSP）与肿瘤代谢密切相关。3-磷酸甘油酸脱氢酶（Phosphoglycerate dehydrogenase, PHGDH）是SSP第一步的关键酶，在乳腺癌、肺癌、肝癌、黑色素瘤等多种肿瘤中基因扩增或高表达，因此靶向抑制PHGDH可以有效抑制上述肿瘤细胞的增值。
本研究首先利用构建的体外高通量PHGDH酶活性筛选平台，针对课题组内的多样性化合物库进行快速活性筛选，发现化合物Stattic表现出良好的酶抑制活性（IC50 = 1.98 ± 0.66 μM），并且对PHGDH高表达的人乳腺癌细胞株MDA-MB-468具有较好的抑制活性（IC50 = 0.6 ± 0.0 μM）。
然后针对化合物Stattic展开系统的结构优化和构效关系研究，获得了先导化合物B12（IC50 = 0.29 ± 0.02 μM），其对PHGDH扩增或高表达的细胞株（MDA-MB-468, NCI-H1975, HT1080, PC9）表现出优秀的细胞抗增殖活性（IC50 = 0.19 μM − 1.76 μM）。[U-13C]-葡萄糖稳定同位素标记实验表明B12抑制MDA-MB-468细胞内丝氨酸的从头合成，并且B12对PHGDH具有较强的抑制作用，呈时间依赖性。随后，通过蛋白质谱分析、氨基酸突变实验以及分子对接研究表明B12与PHGDH半胱氨酸421共价结合。
我院曹欣雨硕士研究生、王风博士研究生及上海药物所李鑫格为共同第一作者，我院高顶顶副研究员、田平研究员及上海药物所唐帅为论文共同通讯作者，上海中医药大学为论文第一通讯单位。该研究得到了“十四五”国家重点研发计划、国家自然科学基金、国家中医药多学科交叉创新团队、上海市科学技术委员会、上海市教育委员会、上海市卫生健康委员会、上海市手性药物分子工程重点实验室开放课题以及上海中医药大学有组织科研等项目的支持。
撰稿人：曹欣雨