本技术公开了一种非天然氨基酸及其制备方法与应用。本发明首次通过在经典ASF侧链引入长而柔的侧链氨基酸设计得到了一类新的非天然氨基酸,该设计不仅增强了得到的非天然氨基酸的稳定性,还增加了其反应半径,使其能够触及距离更远的氨基酸残基,提高反应性。而且,其相比于其他共价氨基酸具有更高的反应速率和结合效率。基于该非天然氨基酸得到的多肽及其相关药物能够安全性高,能够跨过血脑屏障实现脑部靶向,并具有更好的抗肿瘤活性,从而具有极高的医用价值。
背景技术
传统小分子药物主要是通过药物与酶或受体靶蛋白非共价结合发挥作用。然而,非共价结合会受蛋白活性或周围环境的影响而发生可逆变化,甚至会发生被高浓度内源性底物竞争的情况,从而影响药物作用效果。在人类蛋白质组约2万种蛋白质中,只有约3千种蛋白被认为可用于药物治疗,而实际上仅部分蛋白具有明显的成药口袋从而可以用于常规药物的开发,而目前仅有700种药物用于靶向这些可成药口袋。因此,仍需探索多样的药物设计策略以开发出更高效的治疗药物。
随着生物技术的发展,药物设计也不仅仅局限于传统小分子开发,科学家更是将目光转移至共价药物的设计。共价药物设计是一种通过共价键将药物与靶蛋白不可逆地结合在一起来发挥药物生物作用的策略。共价药物不仅具有相应的非共价相互作用,还能与目标蛋白特定氨基酸残基反应形成多种存在共价键的基团,如丙烯酰胺、环氧化物、α-卤化酮、甲酯酮、氮杂环丙烷、乙烯砜、活化炔烃等。共价药物效力高,结合力强且具持久性,能显著延长药物的体内半衰期,从而降低给药剂量,减少药物的毒副作用,避免某些耐药机制,进而增强患者的依从性。小分子共价药物由于其分子量小,灵活性高,更容易在不同的口袋中结合靶蛋白等特点而广受关注,但其也存在缺乏一定的特异性及选择性,有时会影响到不相关的生物靶点造成“脱靶效应”等缺点,从而容易引发不良反应。共价多肽药物可以联合多肽的生物相容性和共价结合的优势,相比小分子共价药物更具特异性和选择性,为疾病治疗提供了新的途径。但遗憾的是,共价多肽类药物明显受到经典氨基酸的化学反应性的限制。在20种经典氨基酸中,半胱氨酸-半胱氨酸交联产生的二硫键较弱、可逆且对氧化还原敏感,不适用于共价肽和蛋白质药物的开发,且目前也缺乏典型的亲电子氨基酸,因此通过引入非天然氨基酸(Uaas)来提高共价多肽药物多样性是十分必要的。
近些年开发的具有潜在生物反应性的Uaas只与邻近特定的天然氨基酸残基发生反应。其中靶向各种天然残基的近端生物反应性Uaas的应用代表之一为硫(VI)氟化物交换(SuFEx)反应,其是继铜催化的叠氮-炔环加成反应(CuAAC)之后的新一代点击化学反应的代表。SuFEx反应的核心在于通过硅基保护的羟基和芳基磺酰氟之间的偶联得到硫酸二酯,然后基于硫酸二酯作为硫酸根的前驱体,进一步通过水解或者氢解得到目标硫酸化产物。随着SuFEx应用的发展,芳基磺酰氟(FSY)和芳基氟硫酸盐(ASF)被认为是在蛋白质环境中靶向其他亲核残基的候选弹头。其中芳基氟硫酸盐(ASF)因其强稳定性和高反应速率而备受关注。然而,ASF无柔性长侧链,长度与经典氨基酸相似,从而使其反应半径有限,无法交联更远的目标残基,由此阻碍了基于其的共价多肽药物的普遍适用性及对抗靶点突变的潜力。
实现思路