C-糖基是多种临床药物及活性天然产物的必需药效基团。C-糖苷在自然界中分布局限、结构多样性不足,同时化学法C-糖基化面临选择性差、基团保护与脱保护等挑战,路线长、成本高,而由C-糖基转移酶催化的酶法C-糖基化可克服上述不足。自年从水稻中功能鉴定了第一个植物C-糖基转移酶以来,已有10余个植物C-糖基转移酶被发现,但这些C-糖基转移酶对底物结构有严格的要求,大都难以催化不含酰基的苷元,制约了C-糖基转移酶在药物合成及发现中的应用。
中国医学科学院药物研究所戴均贵团队与叶菲团队从中药芦荟发现了一个新颖C-糖基转移酶AbCGT。AbCGT能罕见催化不含酰基的芳香酚类化合物进行高效C-糖基化,结合化学法合成了具有良好SGLT2抑制活性和选择性的新颖C-糖苷,研究结果对抗糖尿病创新药物的发现及绿色合成具有重要意义(图1)。
图1.抗糖尿病活性C-糖苷的酶-化学法合成
研究者首先利用化学法一步合成多种苷元,再利用酶法高效选择性引入C-糖基,实现了结构多样新颖C-糖苷的酶-化学法合成。同时,研究团队针对C-糖苷对分子靶点SGLT2的生物活性及其作用特征进行了研究,发现了16个具较强SGLT2抑制活性的新颖C-糖苷(图2),并探讨了构效关系。通过进一步SGLT2选择性评价和3种动物模型的控制血糖水平的药效评价,确定了一个具有药物开发潜力的新颖C-糖苷46a(图3)。随后,研究者构建了全细胞催化合成体系用以合成目标活性分子。在该体系中重组工程细胞作为催化剂可被多次重复利用,且无需添加昂贵的UDP-葡萄糖供体,目标活性C-糖苷的理论累计产量可达3.95g/L,实现了其绿色、经济合成。该研究不仅为C-糖基转移酶的实际应用提供了方向,亦为抗糖尿病创新药物发现提供了先导化合物。
图2.从细胞水平评价C-糖苷的SGLT2抑制活性
图3.从动物水平评价C-糖苷46a的抗糖尿病活性
这一成果近期发表在NatureCommunications上。药物研究所戴均贵研究员、叶菲研究员、解可波副研究员为该文的共同通讯作者,解可波与张晓琳博士为论文的共同第一作者。
原文(扫描或长按