去甲腎上腺素轉(zhuǎn)運體（NET）是單胺轉(zhuǎn)運體家族的重要成員，負責(zé)再攝取大腦突觸間隙的去甲腎上腺素和多巴胺，并與血清素轉(zhuǎn)運體、多巴胺轉(zhuǎn)運體共同維持突觸單胺類神經(jīng)遞質(zhì)的穩(wěn)態(tài)。同時，NET在調(diào)節(jié)情緒、注意力及應(yīng)激反應(yīng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用，是治療重度抑郁癥和注意缺陷多動障礙等神經(jīng)精神疾病的重要藥物靶點。然而，學(xué)界對NET的構(gòu)象選擇性與變構(gòu)調(diào)控機制尚不明晰。

　　近期，中國科學(xué)院上海藥物研究所研究員徐華強和楊德華團隊聯(lián)合臨港實驗室研究員蔣軼和王震團隊，鑒定了NET內(nèi)向開放構(gòu)象特異性的變構(gòu)位點，提出了靶向該構(gòu)象的阻斷劑識別新機制——“瓣膜模型”?；谠撃Ｐ停芯繄F隊采用“干–濕”結(jié)合的研究策略，發(fā)現(xiàn)了具有體內(nèi)外抗抑郁活性的小分子，并通過結(jié)構(gòu)藥理學(xué)手段闡明了其結(jié)合模式。

　　研究團隊分別解析了人源NET與抗抑郁藥物左米那普侖、維拉佐酮，以及NET與多巴胺轉(zhuǎn)運體雙重再攝取抑制劑伐諾司林結(jié)合的三個冷凍電鏡結(jié)構(gòu)，分辨率達2.44?至2.52 ?。研究顯示，三種復(fù)合物中，NET均呈現(xiàn)內(nèi)向開放構(gòu)象。其中，左米那普侖結(jié)合于NET內(nèi)向開放構(gòu)象特異的新型變構(gòu)位點。該位點被命名為S3，以區(qū)別于中央正構(gòu)位點S1和位于靠近胞外區(qū)的外向開放構(gòu)象變構(gòu)位點S2。與之不同，維拉佐酮和伐諾司林同時占據(jù)S1與S3位點。

　　團隊通過對三個復(fù)合物結(jié)構(gòu)精細分析，并與已報道的齊拉西酮–NET復(fù)合物進行結(jié)構(gòu)比較，結(jié)合分子對接結(jié)果，提出了NET抑制劑識別的“瓣膜模型”，即NET內(nèi)向開放空腔中的兩個關(guān)鍵苯丙氨酸殘基F72和F329如同“心臟瓣膜”，其側(cè)鏈相對排列，且側(cè)鏈構(gòu)象隨不同抑制劑的結(jié)合而發(fā)生改變。這兩個殘基將內(nèi)向開放空腔分隔為內(nèi)室與外室兩個非對稱區(qū)域。不同化學(xué)結(jié)構(gòu)的抑制劑被“瓣膜”引導(dǎo)結(jié)合至不同區(qū)域，如左米那普侖、維拉佐酮及伐諾司林結(jié)合于外室，齊拉西酮結(jié)合于內(nèi)室。該模型揭示了NET如何特異性識別結(jié)構(gòu)多樣的抑制劑，為理性藥物設(shè)計提供了新的理論框架。

　　基于上述結(jié)構(gòu)模型，團隊對超52萬種小分子的化合物庫進行了針對NET內(nèi)向開放構(gòu)象的虛擬篩選。經(jīng)過多輪篩選與生物學(xué)驗證，獲得活性化合物F3288-0031。該化合物在體外表現(xiàn)出強效的NET抑制活性，并在小鼠強迫游泳實驗中顯示出明確的抗抑郁效果，未影響自發(fā)活動。團隊進一步從結(jié)構(gòu)視角，確證了F3288-0031結(jié)合于NET內(nèi)向開放構(gòu)象特異性的變構(gòu)位點，其結(jié)合特征符合“瓣膜模型”。藥代動力學(xué)與脫靶效應(yīng)研究表明，F(xiàn)3288-0031可有效入腦，其主要通過抑制NET和血清素轉(zhuǎn)運體發(fā)揮治療作用，且與其他關(guān)鍵神經(jīng)靶點的交叉反應(yīng)性較低，顯示出良好的成藥性與安全性。

　　這一研究揭示了NET在內(nèi)向開放狀態(tài)下，與不同抑制劑的結(jié)合模式，提出了構(gòu)象選擇性變構(gòu)調(diào)控的全新“瓣膜模型”，深化了學(xué)界對單胺轉(zhuǎn)運體家族配體識別與調(diào)控機制的理解，證實了靶向NET內(nèi)向開放構(gòu)象開發(fā)高選擇性抑制劑的可行性。同時，該研究通過“結(jié)構(gòu)解析–計算篩選–功能驗證–結(jié)構(gòu)驗證”多學(xué)科閉環(huán)策略，將靶標(biāo)機制的基礎(chǔ)研究成果轉(zhuǎn)化為具有明確藥理潛力的活性分子，為抗神經(jīng)精神疾病創(chuàng)新藥物研發(fā)提供了新范例。

　　相關(guān)研究成果發(fā)表在《細胞》（Cell）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金委員會、科學(xué)技術(shù)部、中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會、上海市等的支持。

NET與左米那普侖、維拉佐酮及伐諾司林復(fù)合物的結(jié)構(gòu)

抑制劑內(nèi)向開放構(gòu)象特異性識別NET的“瓣膜模型”