[发明专利]G-蛋白偶联受体的配体

说明书

本申请是申请号为200580029598.6、申请日为2005年8月10日、发明名称为“G-蛋白偶联受体的配体”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及富集G-蛋白偶联类受体(GPCR)成员的激动剂和拮抗剂的化合物文库的生成。

背景技术

G-蛋白偶联受体(GPCR)类膜蛋白(也称为七种跨膜或7TM受体和蛇根碱受体)的成员响应于多种细胞外信号介导细胞信号传导，包括激素、神经递质、细胞因子、甚至环境物质，例如臭气和味道。响应于配体与受体细胞外部分(最通常为受体蛋白的N-末端)的相互作用，受体暂时转化为活化状态(这种转化通常表示为R+L→R*L，其中R是无活性受体，R*是活化受体，L是配体)。

受体的活化(或R*)构型然后能够相互作用于G-蛋白家族成员。G-蛋白是一大家族三聚的细胞内蛋白质，它们结合鸟嘌呤核苷酸。一旦相互作用于活化受体(很可能通过被称为“碰撞偶联”的机理)，G-蛋白交换所结合的鸟嘌呤二磷酸(GDP)为鸟嘌呤三磷酸(GTP)。以这种GTP-结合的形式，G-蛋白三聚物离解，得到游离的Gα亚单位，和βγ二聚物。Gα和βγ亚单位然后都能参与进一步的信号传导级联。例如，Gα亚单位能够活化腺苷酸环化酶(AC)，从腺苷三磷酸生成环腺苷一磷酸(cAMP)。βγ亚单位能够活化PI-3-激酶家族酶的成员。最终，这些信号能够调控几乎每个方面的细胞行为，从收缩到运动，从代谢到进一步的信号传导。

信号一旦被活化，然后被大量机理缓慢关闭。与Gα亚单位缔合的GTP水解回到GDP，导致Gα和βγ亚单位的重新缔合，生成无活性的三聚的GDP-结合的G-蛋白。GPCR本身也在细胞内C-末端变得磷酸化，防止进一步与G-蛋白相互作用。最终，所结合的配体也可能离解。

这种遗传信号传导途径在哺乳动物生理学中是如此重要和无所不在，以致多达40％获得许可的药物具有GPCR作为它们的分子靶之一。与之相似，细菌已经进化成靶向于G-蛋白信号传导，目的是破坏宿主的生理学和免疫性：例如霍乱弧菌(Vibrio cholerae)(负责霍乱的生物体)制造被称为霍乱毒素的蛋白质，它不可逆地抑制一种被称为G_s的广泛分布的G-蛋白的Gα亚单位。与之相似，百日咳博代氏杆菌(Bordetella pertussis)(负责百日咳的生物体)制造被称为百日咳毒素的蛋白质，它对一种不同的G-蛋白G_i具有相似的影响。

一种鉴定调控GPCR信号传导的药物的手段是筛选非常大的随机化合物文库干扰配体与含有重组或纯化GPCR的膜制备物结合的能力。在这类高通量筛选中，已经采取各种方法促进结合的检测。例如，在闪烁近似性测定法中，放射性标记的配体与受体的结合引起放射性核素近似于与受体结合的闪烁剂分子-随着核素衰变，发出能够检测和量化的光。作为替代选择，可以荧光标记配体，借助荧光偏振作用检测结合(依赖于荧光标记的旋转自由度的减少，此时配体一旦与受体结合即被固定)。

尽管这些技术已经在某些场合中取得成功，并且得到前导化合物，随后已被开发为人用药物(例如5HT₃受体拮抗剂昂丹司琼，用于治疗偏头痛)，不过仍然仅鉴定了很少(如果有的话)适合于大量GPCR的非肽类激动剂或拮抗剂化合物，即使在药学工业中集中筛选也是如此。例如，GPCR的趋化因子受体家族很少有特异性非肽类拮抗剂，并且没有激动剂。由于趋化因子在免疫调节中扮演核心角色，这类分子将被预期是具有免疫调节性质的极为重要的药物，可用于治疗多种具有炎性组分的疾病。

两种因素限制随机筛选程序的成功可能性：首先，有待筛选的化合物空间非常大，并且即使利用最好用的高通量技术和最好的组合化学手段生成不同文库，也仅能研究所有可能的分子结构中的一小部分。其次，即使已经成功地鉴定了前导物，核心药效基因也经常不适合于体内使用-前导化合物及其类似物可能仅是毒性太大了。

这类“消极筛选”范例(检测供试文库阻滞所标记的配体结合的能力)的另一种主要问题是大多数所鉴定的前导物是受体拮抗剂。很少前导物具有任何激动剂活性(正如所预期的，激动剂活性要求结合再转化受体为活化构型的能力，而拮抗剂活性仅仅要求以防止它们相互作用的方式结合受体或配体的能力)，而且生成转化为激动剂的原始拮抗剂前导物类似物是一种“尝试”，成功率非常低。