分享一篇发表在JACS上的文章，题目为“Highly Specific Miniaturized Fluorescent Monoacylglycerol Lipase Probes Enable Translational Research”，通讯作者是来自德国莱布尼茨分子药理学研究所的Marc Nazaré教授，他们课题组的研究方向主要为开发新的化学工具用于调节配体和蛋白质之间的相互作用。

单酰基甘油脂肪酶MAGL作为一种在内源性大麻素系统中的丝氨酸水解酶，在体内代谢中发挥重要功能，与多种炎症性疾病相关。对MAGL的亚细胞定位和药物-靶点结合信息进行鉴定以及开发MAGL特异性的抑制剂，有十分重要的意义。然而，经典的小分子荧光探针通常具有一个较大的荧光基团，会导致探针与天然底物的结构有较大差异，同时linker的存在会导致探针极性的变化，从而增加与其他细胞成分的非特异性作用。本文通过将带有荧光的硼-亚甲基二吡咯基团BODIPY与和MAGL活性位点互作的warhead基团偶联，开发了一类能够靶向MAGL的小型化荧光探针。

开发对MAGL的特异性探针需要同时抑制其柔性亲脂结合口袋和丝氨酸水解酶活性口袋。基于过去对MAGL抑制剂的构效关系的研究，作者发现了MAGL柔性亲脂结合口袋对容纳不同极性结构基序的偏好性。通过配体对接，作者发现了使用BODIPY基团替换以往MAGL抑制剂中的芳香性基团能够保留对MAGL的抑制作用。基于此发现，作者合成了一系列能够非共价和共价对MAGL进行抑制的小分子化合物。

在上述几种化合物中，螺环结构的引入能够抑制MAGL向活性构象的转变，增加配体探针的结合亲和力。而对于共价抑制剂，使用氟化的氨基甲酸酯结构进行催化三联体活性口袋中Ser的共价抑制。对于非共价抑制剂，普遍具有的中心羰基结构和丝氨酸水解酶中的氧阴离子空穴成键，从而在一定程度上稳定了结合构象。另外，为了实现在细胞水平上的标记，需尽量保证荧光探针的发射波长红移到更长的波段，以尽量避免生物自发荧光的干扰，作者发现，在BODIPY上进行吡咯基团的取代后，能够实现光谱的红移，并且不会显著影响结合活性。经过初步测试，发现该探针对不同物种的MAGL都有较为显著的抑制作用。

而后，作者在小鼠脑蛋白组中通过ABPP实验测定探针的选择性和特异性。通过与广谱的丝氨酸水解酶抑制剂探针进行比较，发现本文所开发的探针具有较高的选择性，仅能特异性抑制MAGL这一类丝氨酸水解酶。并且共价探针在较宽的浓度范围内不会对小鼠脑蛋白组中的其他蛋白进行标记。随后在外周血单核细胞PBMC水平上测试了应用已有MAGL选择性抑制剂能够对荧光信号进行一定程度的竞争，这也说明了标记的选择性和有效性。

总的来说，作者开发了一类小型的高特异性的荧光探针，作为单酰基甘油酯酶的共价或非共价的抑制剂，并能实现对该类丝氨酸水解酶的活细胞内或组织水平上的荧光标记，并可以拓展应用到小鼠脑切片的PET成像，实现转化应用。

本文作者：SHL

责任编辑：WYQ

DOI：10.1021/jacs.4c15223

原文链接：https://doi.org/10.1021/jacs.4c15223