馬爾文帕納科為藥物篩選按下快進鍵！

Bromodomains 溴結(jié)構(gòu)域是進化上保守的蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用模塊，可識別組蛋白乙?；嚢彼?。溴結(jié)構(gòu)域和 PHD 指蛋白 1 (BRPF1) 是單核細胞白血病鋅指 (MOZ) 組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶的亞基。它通過多個表觀遺傳閱讀器結(jié)構(gòu)域調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄，包括*的雙 PHD 和鋅指組裝、溴結(jié)構(gòu)域和 C 末端 PWWP 結(jié)構(gòu)域（如圖 1所示）。

BRPF1 被認為是肝細胞癌^[1]和急性髓細胞白血病^[2]的治療靶點，目前這種侵襲性癌癥的成人 5 年生存率不到 30%^[3]。

圖 1. MOZ/MORF 組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物介導(dǎo) H3K9、H3K14 和 H3K23 乙酰化以激活基因。BRPF1 包含兩個植物同源域 (PHD) 手指的乙酰閱讀器結(jié)構(gòu)域，它們由一個鋅指節(jié) (PZP 結(jié)構(gòu)域)、一個溴結(jié)構(gòu)域和一個脯氨酸-色氨酸-色氨酸-脯氨酸 (PWWP) 結(jié)構(gòu)域隔開。

近年來報道了一系列 BRPF1 抑制劑，包括 GSK6853^[4]和 NI-57 ^[5]（圖 2）。高通量片段對接 ^[6] 和基于配體的篩選 ^[7] 也被用于鑒定其他化學(xué)型 ，并在 X 射線結(jié)構(gòu)的輔助下對其進行優(yōu)化（圖 2）。但是目前尚未有選擇性的 BRPF1 抑制劑進入臨床研究，所以能抑制這一靶點的新化學(xué)型仍是研究熱點。

圖 2. 左：選擇性 BRPF1 抑制劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)。右圖：BRPF1與片段分子結(jié)合的 X 射線結(jié)構(gòu) (pdb = 5EQ1)。BRPF1 以綠色帶狀表示，其表面由位于?；Y(jié)合域的殘基側(cè)鏈構(gòu)成碳原子為綠色，氧原子為紅色，氮原子為藍色。片段分子以棒狀表示。

據(jù)最新文獻估計，化學(xué)宇宙已經(jīng)由多達 11 個重原子、1420 萬個化合物增長到了多達 17 個重原子、超過 1660 億個化合物^[8]。這種指數(shù)增長體現(xiàn)了片段分子大小的增加對化學(xué)領(lǐng)域的影響，而片段庫的過分龐雜并不利于基于片段的藥物設(shè)計 (FBDD) （圖 3）。伴隨著FBDD的發(fā)展，涌現(xiàn)出了多種生物物理技術(shù)能夠檢測到片段分子與靶點之間微弱的結(jié)合。因此，一個有效的篩選活動應(yīng)能在篩選化合物時，可以最大限度的在生物物理技術(shù)可以檢測到的極限范圍內(nèi)進行采樣，即片段分子的生物物理“甜蜜點"（圖 3）。

圖 3. 化學(xué)宇宙的演變（橙色）、找到篩選命中的機會（灰色）和典型的親和力（藍色）與重原子數(shù)量的關(guān)系。雖然典型的商業(yè)片段庫（紫色）傾向于集合較大的化合物，但通過高靈敏的生物物理技術(shù)，在生物物理“甜蜜點"（綠色）范圍內(nèi)，可以對更小的片段分子進行更有效的篩選。

圖 4. 片段庫構(gòu)建流程：從 55,000 個 CLS 化合物集合到最終 1,133 個選定片段。該過程包括一個生物物理 MPO 對匹配生物物理“甜蜜點"的片段進行分類，以最大限度地提高多樣性，并基于溶解度和純度對化合物質(zhì)量進行嚴格過濾和篩選。

圖 5.（A）CLS化合物庫的主要成分分析。散點之間間隔越遠，相應(yīng)片段的結(jié)構(gòu)越多樣化（顏色對應(yīng)于簇 #），（B）慣性矩陣圖表示 CLS 片段分子的桿狀、片狀和球形形狀（顏色對應(yīng)于簇 #），（C ) 結(jié)構(gòu)多樣性由在不同 Tanimoto 指數(shù)下屬于 1 到 5 個簇的化合物數(shù)量表示，(D) 1,133 個 CLS 片段的每個主要chemical handles的百分比。

在過去 20 年的 FBDD 研究中，已報告的片段命中 ^[9] 和商業(yè)片段集合的物理化學(xué)特征之間出現(xiàn)了明顯的二分法，這通常由 3 規(guī)則 (Ro3) ^[10] （圖 6） 支持 。

通過瞄準生物物理“甜蜜點"，CLS 生物物理片段集合（圖 6）不僅可以有效地對可用的化合物庫進行采樣，而且還顯示了與報告的片段命中非常匹配的物理化學(xué)特征。

圖 6. Giordanetto 等人報道的 486 個片段命中的物理化學(xué)特征^[9]（綠色）、典型的商業(yè)片段集合（橙色，從 11 家供應(yīng)商的 120,000 多個片段中收集）和Concept Life Sciences構(gòu)建的生物物理片段集合（藍色）。

圖 7. SPR 和 GCI 篩選工作流程。GCI 技術(shù)使用Creoptix WAVE delta 系統(tǒng)（圖片），該系統(tǒng)可實現(xiàn)簡單且省時的片段篩選。

圖 8. 傳統(tǒng)動力學(xué)檢測與 waveRAPID® 比較。在典型的配體結(jié)合分析中（左），分析物以增加的濃度加入，每次注入的持續(xù)時間一致。在waveRAPID ®分析中（右），該系列由一個循環(huán)組成，其中只有一個被解離部分中斷的結(jié)合階段和一個最終解離階段。模型擬合用解離階段來完成。

1. 基于動力學(xué)速率常數(shù)擬合、R_max 和 K_D 的命中選擇

2. 使用 2 個傳感器芯片、1100 個移液器吸頭、4 個樣品板和 2.1L 緩沖液，運行時間為 54 小時，可提供完整的動力學(xué)信息。

圖 9：waveRAPID® 實驗結(jié)果。(A) 在基于GCI技術(shù)的 WAVE delta  4 個不同通道上設(shè)置的實驗設(shè)計。(B) 使用 WAVE control工作站 的 Direct Kinetics 引擎（黑色）將waveRAPID® 傳感圖（紅色）擬合到一對一綁定模型的示例，并提供 R_max、k_a（結(jié)合速率）、k_d（解離速率）和 K_D（ 解離平衡常數(shù)）。(C) 生成的 waveRAPID® 速率圖，顯示每個片段結(jié)合劑的 k_d vs k_a（顏色為 k_d ）。產(chǎn)生的 K_D 范圍用虛線突出顯示。