去甲腎上腺素轉(zhuǎn)運(yùn)體（NET）是單胺轉(zhuǎn)運(yùn)體家族的重要成員，負(fù)責(zé)再攝取大腦突觸間隙的去甲腎上腺素和多巴胺，并與血清素轉(zhuǎn)運(yùn)體、多巴胺轉(zhuǎn)運(yùn)體共同維持突觸單胺類神經(jīng)遞質(zhì)的穩(wěn)態(tài)。同時(shí)，NET在調(diào)節(jié)情緒、注意力及應(yīng)激反應(yīng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用，是治療重度抑郁癥和注意缺陷多動(dòng)障礙等神經(jīng)精神疾病的重要藥物靶點(diǎn)。然而，學(xué)界對(duì)NET的構(gòu)象選擇性與變構(gòu)調(diào)控機(jī)制尚不明晰。

近期，中國(guó)科學(xué)院上海藥物研究所研究員徐華強(qiáng)和楊德華團(tuán)隊(duì)聯(lián)合臨港實(shí)驗(yàn)室研究員蔣軼和王震團(tuán)隊(duì)，鑒定了NET內(nèi)向開(kāi)放構(gòu)象特異性的變構(gòu)位點(diǎn)，提出了靶向該構(gòu)象的阻斷劑識(shí)別新機(jī)制——“瓣膜模型”?；谠撃Ｐ?，研究團(tuán)隊(duì)采用“干–濕”結(jié)合的研究策略，發(fā)現(xiàn)了具有體內(nèi)外抗抑郁活性的小分子，并通過(guò)結(jié)構(gòu)藥理學(xué)手段闡明了其結(jié)合模式。

研究團(tuán)隊(duì)分別解析了人源NET與抗抑郁藥物左米那普侖、維拉佐酮，以及NET與多巴胺轉(zhuǎn)運(yùn)體雙重再攝取抑制劑伐諾司林結(jié)合的三個(gè)冷凍電鏡結(jié)構(gòu)，分辨率達(dá)2.44?至2.52 ?。研究顯示，三種復(fù)合物中，NET均呈現(xiàn)內(nèi)向開(kāi)放構(gòu)象。其中，左米那普侖結(jié)合于NET內(nèi)向開(kāi)放構(gòu)象特異的新型變構(gòu)位點(diǎn)。該位點(diǎn)被命名為S3，以區(qū)別于中央正構(gòu)位點(diǎn)S1和位于靠近胞外區(qū)的外向開(kāi)放構(gòu)象變構(gòu)位點(diǎn)S2。與之不同，維拉佐酮和伐諾司林同時(shí)占據(jù)S1與S3位點(diǎn)。

團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)三個(gè)復(fù)合物結(jié)構(gòu)精細(xì)分析，并與已報(bào)道的齊拉西酮–NET復(fù)合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)比較，結(jié)合分子對(duì)接結(jié)果，提出了NET抑制劑識(shí)別的“瓣膜模型”，即NET內(nèi)向開(kāi)放空腔中的兩個(gè)關(guān)鍵苯丙氨酸殘基F72和F329如同“心臟瓣膜”，其側(cè)鏈相對(duì)排列，且側(cè)鏈構(gòu)象隨不同抑制劑的結(jié)合而發(fā)生改變。這兩個(gè)殘基將內(nèi)向開(kāi)放空腔分隔為內(nèi)室與外室兩個(gè)非對(duì)稱區(qū)域。不同化學(xué)結(jié)構(gòu)的抑制劑被“瓣膜”引導(dǎo)結(jié)合至不同區(qū)域，如左米那普侖、維拉佐酮及伐諾司林結(jié)合于外室，齊拉西酮結(jié)合于內(nèi)室。該模型揭示了NET如何特異性識(shí)別結(jié)構(gòu)多樣的抑制劑，為理性藥物設(shè)計(jì)提供了新的理論框架。

基于上述結(jié)構(gòu)模型，團(tuán)隊(duì)對(duì)超52萬(wàn)種小分子的化合物庫(kù)進(jìn)行了針對(duì)NET內(nèi)向開(kāi)放構(gòu)象的虛擬篩選。經(jīng)過(guò)多輪篩選與生物學(xué)驗(yàn)證，獲得活性化合物F3288-0031。該化合物在體外表現(xiàn)出強(qiáng)效的NET抑制活性，并在小鼠強(qiáng)迫游泳實(shí)驗(yàn)中顯示出明確的抗抑郁效果，未影響自發(fā)活動(dòng)。團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步從結(jié)構(gòu)視角，確證了F3288-0031結(jié)合于NET內(nèi)向開(kāi)放構(gòu)象特異性的變構(gòu)位點(diǎn)，其結(jié)合特征符合“瓣膜模型”。藥代動(dòng)力學(xué)與脫靶效應(yīng)研究表明，F(xiàn)3288-0031可有效入腦，其主要通過(guò)抑制NET和血清素轉(zhuǎn)運(yùn)體發(fā)揮治療作用，且與其他關(guān)鍵神經(jīng)靶點(diǎn)的交叉反應(yīng)性較低，顯示出良好的成藥性與安全性。

這一研究揭示了NET在內(nèi)向開(kāi)放狀態(tài)下，與不同抑制劑的結(jié)合模式，提出了構(gòu)象選擇性變構(gòu)調(diào)控的全新“瓣膜模型”，深化了學(xué)界對(duì)單胺轉(zhuǎn)運(yùn)體家族配體識(shí)別與調(diào)控機(jī)制的理解，證實(shí)了靶向NET內(nèi)向開(kāi)放構(gòu)象開(kāi)發(fā)高選擇性抑制劑的可行性。同時(shí)，該研究通過(guò)“結(jié)構(gòu)解析–計(jì)算篩選–功能驗(yàn)證–結(jié)構(gòu)驗(yàn)證”多學(xué)科閉環(huán)策略，將靶標(biāo)機(jī)制的基礎(chǔ)研究成果轉(zhuǎn)化為具有明確藥理潛力的活性分子，為抗神經(jīng)精神疾病創(chuàng)新藥物研發(fā)提供了新范例。

相關(guān)研究成果發(fā)表在《細(xì)胞》（Cell）上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、科學(xué)技術(shù)部、中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)、上海市等的支持。

論文鏈接

NET與左米那普侖、維拉佐酮及伐諾司林復(fù)合物的結(jié)構(gòu)

抑制劑內(nèi)向開(kāi)放構(gòu)象特異性識(shí)別NET的“瓣膜模型”

來(lái)源：中科院