JMC | DEL筛选联合晶体学, 艾伯维团队开发高选择性WRN解旋酶抑制剂

文献：Journal of Medicinal Chemistry

链接：https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.4c03029

01成果简介

2025年6月5日，艾伯维的Yunsong Tong等相关研究人员在J. Med. Chem.上发表了题为“Validation, Key Pharmacophores, and X-ray Cocrystal Structures of Novel Biochemically and Cellularly Active WRN Inhibitors Derived from a DNA-Encoded Library Screen”的文章。

研究人员通过DNA编码文库（DEL）筛选发现了一类新型的选择性WRN解旋酶抑制剂，经 ASMS、TSA、SPR验证其与WRN 结合。X射线晶体结构（2.06 Å）显示配体诱导WRN解旋酶结构域大约180°旋转，形成新结合口袋，并据此设计了共价抑制剂，细胞实验表明，抑制剂选择性抑制WRN依赖细胞，诱导DNA损伤和细胞周期阻滞。

该研究首次结合DEL 筛选与结构解析成功开发了WRN抑制剂，揭示了配体诱导的构象变化机制，为MSI-H肿瘤提供了潜在治疗策略。从同一核心骨架同时衍生出非共价抑制剂与共价抑制剂，这在领域内尚未被报道过。这些经过验证的抑制剂为进一步优化和开发奠定了坚实基础。

02背景介绍

WRN（Werner综合征ATP依赖性解旋酶）与DNA复制、修复、转录和端粒维持相关，其在高微卫星不稳定性（MSI-H）肿瘤中呈合成致死依赖性。MSI源于DNA错配修复（MMR）活性的缺陷，导致遗传高度突变。靶向WRN解旋酶的抑制剂在治疗MSI-H肿瘤中具有潜在的临床应用价值，但早期部分抑制剂存在假阳性或作用机制复杂问题，该研究旨在开发新型 WRN 抑制剂。

03图文概览

WRN 抑制剂研究进展

图1. WRN抑制剂在临床试验中的情况

目前已有WRN抑制剂进入临床试验阶段，如HRO761和VVD-133214。这些抑制剂通过不同的筛选方法发现，HRO761是通过高通量筛选发现的选择性变构抑制剂，而VVD-133214是通过共价筛选发现的变构共价抑制剂。然而，一些早期披露的潜在 WRN 抑制剂存在假阳性或作用机制不明的问题。

化合物的发现与初步验证

图2. DEL命中化合物的结构

图3. WRN蛋白结构域及氨基酸残基

图4. TSA实验中的熔点（Tm）变化

图5. SPR数据

结构解析与机制研究

图6. 化合物4与WRN蛋白复合物的X射线晶体结构

通过X射线晶体结构研究发现：配体4结合导致WRN 解旋酶ATP 域发生180° 旋转，形成新结合口袋。

关键作用包括：R₁分支羰基与Cys727 氢键、R₂苯环嵌入疏水口袋（Phe730、Leu735 等）、R₃苯并咪唑酮与Arg857 等形成双氢键，为抑制剂设计提供结构基础。

图7. 共价配体与 WRN 相互作用的质谱数据

图8. 共价抑制剂43的X射线晶体结构

通过共价抑制剂的X射线晶体结构，进一步确认了化合物43与WRN Cys727的共价相互作用，为共价抑制剂的设计提供了结构基础。

图9. 化合物4结合结构中的R2口袋

通过展示WRN蛋白与BLM蛋白在R2口袋区域的结构对比，揭示了WRN中的L737与BLM中的Y846之间的差异，解释了抑制剂对WRN的高选择性。

04结果讨论

该研究首次结合DEL 筛选与X射线晶体结构解析，成功开发了一类高效选择性 WRN 抑制剂，揭示了配体诱导的构象变化机制，为MSI-H 肿瘤提供了潜在治疗策略。共价与非共价双模式抑制剂拓展了靶向药物类型，其作用机制为后续优化成药性奠定了基础。