类香豆素二酸型GPR35激动剂的构效关系研究和一种新型设计规则

G蛋白偶联受体（G protein-coupled receptors, GPCRs）是一类膜蛋白受体的统称，是药物开发的重要靶点。目前市售药物的34%是以GPCRs为作用靶点。在过去5年中，美国食品药品监督管理局（FDA）共批准了69种靶向GPCR的药物。因此，寻找GPCRs的高活性配体一直是药物化学家所致力的研究目标。其中，内源性激动剂未知的GPCR属于该受体超家族中最为神秘的成员，它们被统称为“孤儿”受体。GPR35就是一种视紫红质样的A类GPCR孤儿受体。

基于对已报道的GPR35激动剂构效关系分析，中科院大连化物所的研究团队发现一个有意思的现象，含有两个羧基的激动剂与相应的只含一个羧基的相比，激动活性要更高，例如bufrolin、cromolyn和pamoic acid的活性，远高于kynurenic acid，chromocarb和3-hydroxy-2-naphthoic acid。以前有理论模拟报道，GPR35键合口袋中含有很多阳离子氨基酸残基，所以作者推测这两个羧基有可能存在双重的配体-受体相互作用，从而具有更强的激动活性。该课题组在2017年曾报道过一类香豆素型GPR35受体激动剂，其中Compound 30的EC₅₀达到5.8 nM（J. Med. Chem., 2017, 60, 362-372）。基于上述思考和研究基础，作者设计了一系列三元并环的类香豆素型二酸分子，并对它们的GPR35激动活性进行研究。

图1. GPR35类香豆素型二酸激动剂的设计思路。

从Table 1中可见，大部分二酸分子（包括羧基和四氮唑基）都具有较好的GPR35激动活性，而单酸分子，如13n，活性较差。同样的，作为单羧酸类似物的15化合物，GPR35激动活性也普遍较弱。

Table 1. Potency of the embowed coumarin-like tricyclic derivatives 13a-13n and 20 in DMR assays.

Table 2. Potency of the coumarin mono-acid derivatives 15a-15j in DMR assays.

除了U形的化合物13和20外，类似骨架的线型化合物23也表现出很好的GPR35激动活性，如Table 3所示。

Table 3. Potency of the linear coumarin-like tricyclic derivatives 23a-23f in DMR assays.

因为涉及到两个酸性基团同时与受体间的相互作用，所以它们之间的空间距离应该是个重要的结构参数。但对这三类化合物来说，13b：8.568 Å，20：9.539 Å，23a：9.382 Å（ChemBio 3D测两个羧基碳间的距离），似乎并没有导致明显的活性差异。作者认为，对GPR35二酸激动剂来说，可能两酸间距8.5 Å-10 Å是一个较为合适的距离范围。

在此研究基础上，作者认为此类化合物都能够较好地激动GPR35的主要结构原因有两点：①一个适当的刚性骨架；②分居骨架两端的两个酸性基团，间距为8.5 Å-10 Å。为验证这一设计，作者寻找了类似骨架结构的化合物，如Table 4所示。所有分子都展示出很高的GPR35激动活性，尤其是化合物24，EC₅₀达到8 nM。另外尤其值得注意的是，膳食添加剂PQQ也显示出了很强的GPR35激动活性，这也是首次发现PQQ可作为GPR35活性配体，这可能为PQQ仍有争议的药理作用研究提供了新的启发。

Table 4. Potency of the predicted compounds 24-27 and PQQ in DMR assays on HT-29.

作者也通过分子对接模型研究，进一步论述了两个酸性基团结合适当的刚性骨架，对GPR35激动活性的配体可能具有普适意义，能够作为一种设计原则去设计或寻找新的GPR35活性配体。

本成果发表于最近一期的Journal of Medicinal Chemistry，文章第一作者为大连化学物理研究所本草物质科学研究室（2800）魏来，侯滔为共同第一作者，通讯作者为赵耀鹏副研究员和梁鑫淼研究员。