2023年1月25日，藥學院姚廣民教授團隊與基礎醫(yī)學院方超教授團隊合作在藥物化學領域國際頂級期刊《美國化學會會志》（Journal of the American Chemical Society, IF: 16.383）上在線發(fā)表了題為“Piericones A and B as Potent Antithrombotics: Nanomolar Noncompetitive Protein Disulfide Isomerase Inhibitors with an Unexpected Chemical Architecture”的研究論文,，報道了一類全新化學骨架納摩爾級非競爭性PDI抑制劑類的強效抗血栓藥物,。
血栓性疾病是心血管疾病的一種,，常見有缺血性腦卒中,、心肌梗死和肺栓塞等,，呈現高發(fā)病率和高死亡率,，嚴重危害人體健康和生活質量,。目前常用抗血栓藥物如阿司匹林、氯吡格雷和華法林等盡管能有效地減少血栓形成,，但是存在消化道不適和出血等不良反應,。
蛋白質二硫異構酶（PDI）是硫醇異構酶家族的原型成員，催化蛋白質二硫鍵的氧化,、還原和異構化,。細胞外PDI通過調節(jié)血小板聚集和纖維蛋白生成在血栓形成中發(fā)揮關鍵作用,。抑制胞外PDI能有效減少血栓且無出血風險,，是研發(fā)新型抗血栓藥物的一種極具前景的策略（詳見方超教授課題組綜述Br J Pharmacol. 2021，178 (15),，2911）,。
研究團隊在活性指導下利用多種提取分離技術從杜鵑花科藥用植物馬醉木中發(fā)現了6個PDI抑制活性顯著的化合物，其中piericones A?D (1?4)是兩類全新化學骨架的強效PDI酶抑制劑,。Piericones A (1)和B (2)是一類獨特的六氫-10H-呋喃[2′′,3′′:3′,4′]呋喃[2′,3′:3,4]呋喃[2,3-c]吡喃-6(6aH)-酮橋聯雙二氫查爾酮化合物,，具有一種前所未有的3,6,10,15-四氧雜四環(huán)[7.6.0.04,9.01,12]十五烷骨架，含有9個連續(xù)手性中心,。Piericones C (3)和D (4)為前所未有的二氫查耳酮取代三羥基-四氫呋喃[3,4-b]呋喃-4(2H)-酮,，具有一種獨特的2,7-二氧雜雙環(huán)[3.3.0]辛烷骨架。綜合利用核磁共振等波譜分析,、化學溝通,、量子化學計算以及單晶X-射線衍射等多種技術確定了所得8個化合物的結構及絕對構型。并推測了兩種新骨架類型化合物的生物合成途徑,。
活性測試結果顯示,，化合物1、2和4都是納摩爾級別的PDI抑制劑（IC50值分別為0.15 ± 0.04,、0.23 ± 0.03和0.50 ± 0.15 μM）,，分別是陽性藥異槲皮素（IC50 = 6.27 ± 0.71 μM）的41.8、20.9和12.5倍。重要的是,，活性最為顯著的化合物1專一性抑制PDI,，而不抑制其它PDI家族成員ERp5、ERp57和ERp72的活性,。研究團隊首次研究了PDI抑制劑類型,，發(fā)現化合物1和2以及陽性藥異槲皮素均為非競爭性PDI抑制劑，Ki值分別為0.73 ± 0.03,、0.72 ± 0.05和19.90 ± 3.29 μΜ,。分子對接和動力學模擬分析發(fā)現化合物1作用于PDI的b′xa′結構域，化合物2?5和蘆丁作用于PDI的b′x結構域,，而化合物6和陽性藥異槲皮素作用于PDI的b′結構域,。進一步研究發(fā)現化合物1通過靶向胞外PDI來抑制血小板聚集和纖維蛋白沉積，從而發(fā)揮顯著的體內,、外抗血栓活性,。而且化合物1不增加出血風險，對血小板,、內皮細胞和中性粒細胞也沒有細胞毒性,。
上述研究結果為基于新骨架結構設計新穎靶向PDI的抗血栓藥物奠定了基礎，將引發(fā)化學家和藥理學家對化合物1和2的全合成,、生物合成和藥理學的深入研究,。姚廣民教授團隊鄭貴娟博士后為該論文的第一作者，姚廣民教授和方超教授為共同通訊作者,。
有意思的是,，雖然化合物7沒有顯著PDI抑制作用，但它能特異性地抑制血小板膜糖蛋白（GPVI）誘導的血小板聚集,、顆粒分泌,、整合素激活和細胞內Ca2+動員。在中性粒細胞中,，它能抑制促炎癥刺激誘導的中性粒細胞胞外誘捕網（NETs）的形成,。深入的機制研究發(fā)現，化合物7通過靶向脾酪氨酸激酶（Syk）來減弱Syk磷酸化和相關的下游信號蛋白活化,，并且通過抑制血小板聚集和纖維蛋白生成減少血栓形成,，并抑制靜脈血栓形成。這部分研究結果以“Asebogenin suppresses thrombus formation via inhibition of Syk phosphorylation”為題發(fā)表在藥理學頂級期刊《英國藥理學雜志》（British Journal of Pharmacology 2023, 180, 287?307. IF 9.473）上,。方超教授團隊的李黎博士和徐旭林副教授為該論文的共同第一作者,，方超教授和姚廣民教授為共同通訊作者。
相關研究結果已申請三項中國發(fā)明專利（申請?zhí)柗謩e為202211294113.8,、202210087140.1和202211141485.7）,。
姚廣民教授團隊長期從事天然藥物化學與創(chuàng)新藥物研究,，從杜鵑花科等藥用植物中尋找結構新穎、活性顯著的天然產物,，并以此為先導化合物,，通過化學結構改造和優(yōu)化等方法從中發(fā)現高效低毒的新藥候選化合物，開發(fā)具有自主知識產權的創(chuàng)新藥物,。方超教授團隊長期致力于出凝血疾病和抗血栓藥物研究,，采用激光誘導睪提肌微血管血栓和多熒光活體成像等前沿實驗方法，研究血栓形成的分子機制及相關藥物的藥理學作用,。本次合作體現了學科交叉的優(yōu)勢,，形成了學科深入融合的新藥研發(fā)新范式。
上述研究工作得到國家自然科學基金,、國家科技攻關計劃,、科技部國家重點研發(fā)計劃、湖北省杰出青年基金和中國博士后基金等資助,。（文/鄭貴娟）
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https://doi.org/10.1021/jacs.2c12963
https://bpspubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/bph.15964
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