Reversible targeting of noncatalytic cysteines with chemically tuned electrophiles.
Reversible targeting of noncatalytic cysteines with chemically tuned electrophiles.
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DOI：
10.1038/nchembio.925
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发表时间：
2012-04-01
影响因子：
14.8
通讯作者：
Taunton, Jack
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Serafimova, Iana M.;Pufall, Miles A.;Krishnan, Shyam;Duda, Katarzyna;Cohen, Michael S.;Maglathlin, Rebecca L.;McFarland, Jesse M.;Miller, Rand M.;Frodin, Morten;Taunton, Jack
用不可逆丙烯酰胺类抑制剂靶向非催化性半胱氨酸残基是增强药理学效力和选择性的有力方法。然而，对脱靶修饰的担忧促使可逆半胱氨酸靶向策略的发展。在这里，我们表明，缺电子烯烃，包括丙烯酰胺，可以调整与半胱氨酸硫醇在一个快速可逆的方式反应。腈基的引入增加了烯烃的固有反应性，但矛盾的是消除了不可逆加合物的形成。将这些亲电体并入非共价激酶识别支架中产生缓慢解离的p90核糖体蛋白S6激酶RSK的共价抑制剂。共晶结构揭示了特定的非共价相互作用，通过将亲电碳定位在目标半胱氨酸附近来稳定复合物。通过蛋白质解折叠或蛋白质水解破坏这些相互作用促进共价键的瞬时裂解。我们的研究结果建立了一个基于化学的框架，工程持续共价抑制，而不会积累永久修饰的蛋白质和肽。
Targeting noncatalytic cysteine residues with irreversible acrylamide-based inhibitors is a powerful approach for enhancing pharmacological potency and selectivity. Nevertheless, concerns about off-target modification motivate the development of reversible cysteine-targeting strategies. Here we show that electron-deficient olefins, including acrylamides, can be tuned to react with cysteine thiols in a rapidly reversible manner. Installation of a nitrile group increased the olefins’ intrinsic reactivity, yet paradoxically eliminated the formation of irreversible adducts. Incorporation of these electrophiles into a noncovalent kinase recognition scaffold produced slowly dissociating, covalent inhibitors of the p90 ribosomal protein S6 kinase, RSK. A cocrystal structure revealed specific noncovalent interactions that stabilize the complex by positioning the electrophilic carbon near the targeted cysteine. Disruption of these interactions by protein unfolding or proteolysis promoted instantaneous cleavage of the covalent bond. Our results establish a chemistry-based framework for engineering sustained covalent inhibition without accumulating permanently modified proteins and peptides.
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