近日，上海交通大学转化医学国家重大科技基础设施（上海）点击化学技术中心（转化医学研究院董佳家课题组）、上海科技大学水雯箐课题组和美国Scripps研究所Karl Barry Sharpless课题组合作，在PNAS发表了题为 “Affinity Selection of Double-Click Triazole Libraries for Rapid Discovery of Allosteric Modulators for GLP-1 Receptor”的研究论文。该研究工作通过模块化的点击化合物库与亲和质谱联用技术，设计、合成并筛选了大规模的、模块化的点击化合物分子库，并发现了一组靶向胰高血糖素样肽-1受体（GLP-1R）的新型别构调控小分子化合物。

随着学科间的交叉渗透日益加强，更加高效地通过合成实现分子功能已经成为合成学科的内在需求。1999年，美国Scripps研究所的Karl Barry Sharpless教授提出了一种模块化合成方法，他认为合成化学家应使用少数的、极高效率的、高度专一的化学反应，模块化连接砌块分子，进而高效实现分子功能，并将此方法命名为Click Chemistry（点击化学）。凭此卓越工作，Karl Barry Sharpless与Morten Meldal、Carolyn Bertozzi三位科学家共享2022年诺贝尔化学奖（图1a）。2019年，董佳家教授团队发现了利用FSO2N3高效地将一级胺化合物转化为对应的叠氮化合物的新反应。并利用该反应与CuAAC反应联用，提出了一种“模块化的点击化合物库”构建方法（图1b）。该方法可以低成本、高适用性、极高通量地合成成药性化合物库并直接进行生物活性的筛选。经过这几年的发展，该方法的规模快速扩大，目前已经可以极为高效率构建高内涵的化合物库并进行分子功能的筛选，例如本工作中所筛选的近40000个化合物均为一名博士生独立完成。

图1 模块化的点击化合物库简介。a. 点击化学获2022年诺贝尔奖（https://www.nobelprize.org/educational-nobel-prize-lessons-chemistry-2022/）；b. 模块化的点击化合物库构建方法。

GLP-1R属于B1类G蛋白偶联受体（GPCRs）家族，是治疗II型糖尿病和肥胖症的明星靶标。靶向GLP-1R的多肽类激动剂上市药物具有显著的降血糖、减体重且副作用低的效果，目前针对该靶标的小分子药物开发如火如荼，竞争激烈。水雯箐课题组长期致力于发展高通量、定量测量蛋白质-小分子相互作用的亲和质谱技术，使之专门适用于GPCRs配体筛选以及结构与功能研究（图2a）。本工作中，研究团队将亲和质谱筛选与细胞活性筛选紧密结合，从10个三氮唑库中迅速捕捉到一个含有丰富GLP-1R配体的库，而后通过第二轮定向分子库的合成与筛选，发现了一系列靶向该受体的新结构正向别构调控剂（图2b，c）。该系列配体能够提高GLP-1R在内源性多肽刺激下的活性（最高活性达纳摩尔范围），从而促进胰岛β细胞分泌胰岛素的功能。最后，研究团队揭示了两种新配体与受体新颖的结合模式：新配体作用于受体的胞外侧口袋，以一种类似“分子胶水”的形式来增强结合多肽配体的受体活性（图2d）。该工作证明模块化的点击化合物库结合亲和质谱的方法，极大提高了配体筛选的化学空间的独特性、多样性以及发现过程的效率，不仅为GPCRs药靶的调控剂设计与发现开辟了一条新路线，同时也给进一步的使用模块化的点击化合物库方法进行新药发现带来了很大的想象空间。

图2 模块化的点击化合物库与亲和质谱联用筛选GLP-1R配体。a.亲和质谱实验方案；b.配体3-24的化学结构；c.不同固定浓度的3-24对GLP-1(9-36)诱导产生cAMP的促进作用；d.分子对接模型显示3-24在GLP-1R的细胞外别构口袋中的结合模式。

该工作由上海科技大学 iHuman研究所研究员、生命学院常任副教授水雯箐团队与上海交通大学董佳家教授团队合作完成。美国Scripps研究所Karl Barry Sharpless教授以及iHuman研究所所长Raymond Stevens教授对该项课题的合作开展提供了指导和帮助。该工作受到上海交通大学转化医学研究院、化学化工学院、高等研究院人工智能生物医药中心的支持，得到了科技部、国家自然科学基金委、上海市科委以及上海交通大学“基础研究特区计划”的资助。上海交通大学与上海科技大学共同提交了关于该类新化合物的专利申请（专利号：CN202210977610.1）。

论文链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2220767120