丝氨酸蛋白酶筛选化合物库

丝氨酸蛋白酶聚焦库
本筛选库包含超过8,100个类药性筛选化合物，这些化合物是经实验验证具有活性的已知丝氨酸蛋白酶抑制剂的小分子类似物（图2）。
该化合物库采用二维指纹相似性搜索方法进行设计。通过整合专利和文献数据，我们构建了包含26,000个丝氨酸蛋白酶相关生物活性化合物的参考数据库。采用MDL公共密钥和85%的Tanimoto相似度阈值，对内部数据库进行分析，筛选出与参考数据库相似的化合物。

核心特性：
• 不含反应性或不稳定分子
• 遵循礼来药物化学规则
• 应用PAINS过滤器A、B、C类筛选
• 每个分子均标注潜在靶点
• 支持化合物定制挑选

下文展示了用于构建该化合物库的靶点列表及其潜在抑制剂数量：

丝氨酸蛋白酶靶向化合物库
基于受体及其配体复合物结构，开发了该靶向化合物库，包含10,300多种结构多样的小分子筛选化合物。通过虚拟分子筛选技术，这些化合物被预测具有丝氨酸蛋白酶抑制活性，靶点包括：
• 胰蛋白酶
• 胰凝乳蛋白酶
• 枯草杆菌蛋白酶样丝氨酸蛋白酶
• 凝血酶
• Xa因子（FXA）
• 弹性蛋白酶
• 凝血因子XIa（FXIa）
• 凝血因子XIIa（FXIIa）
关键靶点信息源自与胰蛋白酶抑制剂等丝氨酸蛋白酶抑制剂复合物的已知X射线数据。我们利用薛定谔软件建立了虚拟筛选流程，从参考晶体结构中提取结合配体，将经过内部结构筛选的多种选择性丝氨酸蛋白酶抑制剂参考集与内部数据库中的分子对接至酶活性位点，最终为每个靶蛋白遴选出专属筛选子集。每个筛选化合物均标注有对应的对接靶点信息。

背景
胰蛋白酶和糜蛋白酶样丝氨酸蛋白酶（属于S1家族）构成了人体中最大的蛋白酶类群。原型糜蛋白酶、胰蛋白酶和弹性蛋白酶是肠道中起消化作用的简单蛋白酶，可切割几乎所有蛋白质。多结构域胰蛋白酶样蛋白酶是受到精密调控的凝血系统和补体系统中的关键参与者，同时还包括从各类免疫细胞分泌的相关蛋白酶。膜锚定丝氨酸蛋白酶在生理过程中扮演重要角色，并在癌症中的作用日益受到关注。尽管所有家族成员高度多样化，但它们在催化结构域中都共享糜蛋白酶折叠所特有的串联β-桶状结构，该结构由围绕活性位点的八个表面环（包括胰蛋白酶家族成员中含活性位点的结构域）的巨大差异所决定。
胰蛋白酶家族丝氨酸蛋白酶的催化活性由一个电荷中继系统提供，该系统涉及一个天冬氨酸残基与组氨酸形成氢键，而该组氨酸又与丝氨酸形成氢键。在该蛋白酶家族中，活性位点丝氨酸和组氨酸残基附近的序列是高度保守的。值得注意的是，属于S2A家族的细菌蛋白酶，其活性位点残基区域也遵循相同的规律，具有很高的相似性。已知属于胰蛋白酶家族的部分蛋白酶列表如下。

胰蛋白酶丝氨酸蛋白酶
胰蛋白酶是一种存在于消化系统（主要在小肠）的丝氨酸蛋白酶。它与胃蛋白酶和糜蛋白酶共同参与蛋白质消化级联反应，将肽类水解为氨基酸。该酶具有高度底物特异性，其静电作用机制使其几乎仅作用于带正电荷的精氨酸和赖氨酸侧链。胰蛋白酶缺乏是囊性纤维化患者的典型特征，因其胰腺分泌无活性的胰蛋白酶原受阻。与其他丝氨酸蛋白酶类似，胰蛋白酶通过催化胰蛋白酶原的激活来促进自身生成。

核心特征
• 方法：高通量虚拟筛选（分子对接）、分子拟合
• 使用的X射线数据：1J17、1QL9、3AAV、3AAS、1PPH、1FXY
• 约束条件：无
• 应用过滤器：PAINS（假阳性结构滤除）、毒性、反应活性
• 筛选结果：获得1,500个潜在胰蛋白酶抑制剂化合物

胰凝乳蛋白酶（丝氨酸蛋白酶）
胰凝乳蛋白酶由胰腺以无活性的前体——胰凝乳蛋白酶原的形式分泌至消化系统。它是参与蛋白质水解的关键酶之一，特异性作用于芳香族氨基酸残基的侧链。胰凝乳蛋白酶原向活性形式的转化由胰蛋白酶催化。

主要特征
• 方法：高通量虚拟筛选（分子对接）、分子拟合
• 使用的X射线数据：4H4F、1BMA
• 约束条件：无
• 应用过滤器：PAINS（假阳性警示结构）、毒性、反应性筛选
• 筛选结果：选出1100个潜在胰凝乳蛋白酶抑制剂化合物

枯草杆菌蛋白酶样丝氨酸蛋白酶
枯草杆菌蛋白酶样丝氨酸蛋白酶是丝氨酸蛋白酶家族中最具代表性的成员之一。这类由真菌分泌的胞外蛋白酶可作为毒力因子，在病原体定植过程中常发挥核心作用。尽管该蛋白酶家族在致病真菌中广泛扩增，但其真核生物中普遍存在，成为药物研发的新兴靶点。
关键特征
• 方法：高通量虚拟筛选（分子对接）、分子拟合
• 使用X射线数据：1WVM、4LVN
• 约束条件：无
• 应用筛选规则：PAINS（假阳性干扰化合物）、毒性、反应活性
• 筛选化合物数量：1,000个潜在枯草杆菌蛋白酶样丝氨酸蛋白酶抑制剂

凝血酶丝氨酸蛋白酶
凝血酶是一种在凝血级联反应的多个步骤中参与催化作用的蛋白质。它能激活纤维蛋白原，将其转化为可组装成不溶性纤维蛋白的形式，并通过激活因子XIII促进赖氨酸与谷氨酰胺侧链间的共价交联，从而进一步增强纤维蛋白结构的稳定性。此外，凝血酶通过切割血小板膜上蛋白酶激活受体的N端激活血小板，进一步促进凝血过程。研究表明，该蛋白还与凝血异常、出血、血管收缩等多种疾病密切相关。

核心特征
• 方法：高通量虚拟筛选（分子对接）、分子拟合
• 使用的X射线数据：1ETT、1ETS、1ETR
• 约束条件：无
• 应用筛选规则：PAINS（假阳性排除）、毒性筛选、反应性筛选
• 筛选结果：获得1300个潜在凝血酶抑制剂化合物

Xa因子丝氨酸蛋白酶
Xa因子丝氨酸蛋白酶（FXA）是凝血酶X的活化形式，通过切割凝血酶原中的两个位点产生凝血酶。该作用在与活化的因子F结合形成凝血酶原复合物后会进一步增强。这种蛋白酶是抗凝疗法中最常见的靶点之一，通常通过肝素、华法林等小分子抑制剂来阻断其活性。

关键特征
• 方法：高通量虚拟筛选（分子对接）、分子拟合
• 使用的X射线数据：1EZQ、1XKB、1XKA
• 约束条件：无
• 应用筛选规则：PAINS规则、毒性筛选、反应性筛选
• 筛选化合物数量：1,600个潜在FXA抑制剂

弹性蛋白酶（丝氨酸蛋白酶）
弹性蛋白酶是一种由胰腺产生的丝氨酸蛋白酶，可催化疏水性小氨基酸（如甘氨酸、丙氨酸和缬氨酸）中羧基的裂解。其主要功能是分解赋予结缔组织弹性的弹性蛋白。目前发现多达8个基因可编码弹性蛋白酶或类弹性蛋白酶，其中4种被归类为胰凝乳蛋白酶样酶。弹性蛋白酶型丝氨酸蛋白酶的激活可能引发急性胰腺炎、慢性炎症性肺病及癌症。

关键特征
• 方法：高通量虚拟筛选（分子对接）
• 使用的X射线数据：2V0B
• 约束条件：无
• 应用筛选规则：PAINS规则、毒性筛选、反应活性筛选
• 筛选化合物数量：500个潜在弹性蛋白酶抑制剂

凝血因子XIa
凝血因子XI（FXI）是一种丝氨酸蛋白酶，参与内源性凝血途径。其主要功能是激活因子IX，促进凝血酶生成和血凝块形成。FXI还在炎症反应和血管通透性调节中发挥作用。虽然该因子对血栓形成至关重要，但在正常止血过程中作用有限，这使其成为有吸引力的药物靶点。抑制FXI及其活性形式FXIa，在预防和治疗血栓性疾病方面具有潜在治疗优势，包括卒中、静脉血栓栓塞、心房颤动和脓毒症相关凝血病，且能降低大出血风险。

核心特征：
• 方法：基于结构的虚拟筛选（使用Phase软件进行受体-配体复合物分析）
• 使用的X射线数据：6TS5、6TS4
• 应用筛选条件：QikProp物性参数与描述符
• 筛选化合物数量：2,900个

凝血因子XIIa
凝血因子XIIa（FXIIa），亦称Hageman因子，是一种丝氨酸蛋白酶。当酶原形式的因子XII与带负电荷表面接触时，可激活生成FXIIa。FXIIa在内源性凝血级联反应和激肽释放酶-激肽系统（KKS）中发挥核心作用，既能促进凝血酶生成，也可诱导缓激肽释放。虽然该因子并非正常止血所必需，但会参与病理性血栓形成和炎症反应，涉及遗传性血管性水肿（HAE）、脓毒症以及与接触血液的医疗器械相关血栓等疾病。由于FXIIa仅参与病理性凝血过程而不影响出血机制，现已成为极具前景的治疗靶点。

核心特征：
• 方法：基于受体-配体复合物结构的虚拟筛选（采用Phase软件）
• 使用的X射线数据：6B77
• 筛选条件：QikProp物性参数与描述符
• 选定化合物数量：1,000个

• 可选用DMSO耐受的96/384孔板或2D 条形码编码管；
• 干粉蓝冰运输，DMSO溶液干冰运输；
• 排布：96孔板：1st & 12th 空白对照，384孔板：1st & 2nd & 23th & 24th空白对照。