中国学者JMedChem发文:胆红素代谢酶特异性荧光探针底物

　　近日，上海中医药大学交叉科学研究院葛广波、杨凌团队研发了一种全新的胆红素代谢酶（UGT1A1，又称尿苷二磷酸葡萄糖醛酸转移酶1A1）特异性荧光探针底物，并将其用于人肝细胞/组织制备物中UGT1A1的活性检测以及UGT1A1抑制剂和诱导剂的高通量筛选等研究，相关工作在线发表在美国化学会著名学术刊物《药物化学杂志》Journal of Medicinal Chemistry上（DOI: 10.1021/acs.jmedchem.7b01097，IF 6.3）。该论文通讯作者为葛广波教授和杨凌教授，第一作者为吕侠博士和冯磊博士。

UGT1A1新型荧光探针底物NHPN及其应用

　　UGT1A1是一种重要的Ⅱ相代谢酶和肝脏解毒酶，其在内源性毒物胆红素的代谢清除和外源物（如抗癌药物依托泊甙及伊立替康的活性代谢产物SN38等）的代谢处置均扮演着非常重要的角色。人体每天会产生250-350 mg的胆红素（血红素降解产物），胆红素需先被UGT1A1转化成其葡萄糖醛酸化产物（又称间接胆红素），之后方可经胆汁排泄至肠道中。UGT1A1是人体代谢胆红素的唯一代谢酶，UGT1A1表达/功能的异常偏低可导致胆红素代谢障碍进而引发高胆红素血症（俗称黄疸）；持续性的胆红素代谢障碍可引发胆红素脑病及肝功能异常等症状，严重者会致死。目前已发现多种临床药物和中草药成分可通过强效抑制UGT1A1引发胆红素代谢障碍和药药相互作用，因此，在药物上市前或多药联合使用（包括中西药联用）时需密切关注药品对UGT1A1的抑制作用。

　　然而，长期以来，生物医药行业一直缺少UGT1A1抑制剂的高效筛选与评价方法。胆红素是行业中常用的UGT1A1探针底物，但其化学稳定性差（见光易分解）、底物和产物的检测灵敏度底且无法用于高通量。因此，业界迫切需要构建高效、实用且适于中草药等复杂研究对象的UGT1A1抑制作用的筛选和评价体系。2015年该团队基于UGT1A1的底物偏好性和活性空腔多碱性氨基酸等特征，设计研发了首个UGT1A1的比率型荧光探针底物NCHN（Biosensors & Bioelectronics, 2015； 72: 261-7）。但后续研究发现UGT1A1具有多个配体结合位点，NCHN与胆红素的结合位点不同，因此NCHN无法完全替代胆红素用于UGT1A1-配体相互作用等研究。本研究中，作者通过对UGT1A1底物结合区结构特征和底物偏好性规律的总结，提出通过拓展底物结构提高目标酶特异性的新设想，同时采用新的设计研发策略（光诱导电子转移）设计研发了一个全新的UGT1A1高特异性、高亲和探针底物NHPN。借助该探针底物，作者开发了基于微孔板的UGT1A1酶活的高通量检测新方法。该方法具有以下优点：（1）高特异性，可直接用于细胞及组织制备物中UGT1A1的活性检测；（2）操作简单且可实现高通量检测；（3）检测灵敏（检测下限可达0.48μg/mL），样品需求量小。利用该探针不仅可实现复杂生物样品中目标酶活性的精确检测，还可以肝细胞制备物为酶源开展UGT1A1调控剂的高通量筛选与表征。此外，NCHN和NHPN还可作为一对不同类型的UGT1A1探针底物，用于UGT1A1-配体相互作用，尤其是配体结合位点的鉴定等研究。

　　上述研究为新药研发及临床药理学研究提供了实用的工具分子和筛选方法，同时也为UGT1A1的诱导剂和激活剂的高效发现提供了技术支撑。上述研究工作得到了国家自然科学基金项目、“重大新药创制”国家重大专项及精细化工国家重点实验室开放课题的支持。此外，大连理工大学崔京南教授团队以及美国FDA程婕博士等也参与了本研究。