中国科学院上海药物研究所柳红/杨财广/李淳朴团队Angew：新型共价ALKBH5抑制剂的发现及抗AML活性研究

导读

近日，中国科学院上海药物所柳红/李淳朴研究团队联合中国科学院上海药物所杨财广研究团队在Angew. Chem. Int. Ed.杂志发表了题为“Discovery of Covalent and Cell‐Active ALKBH5 Inhibitors with Potent Antileukemia EffectsIn Vivo”的研究论文，报道了一种靶向ALKBH5中Cys200残基的共价抑制剂并对该化合物进行了深入的抗急性髓系白血病（Acute myeloid leukemia，AML）活性研究及作用机制验证。

正文

作为分子生物学中逐步兴起的RNA表观遗传学领域，RNA化学修饰在多种疾病中的作用被逐步阐明。其中，m6A修饰作为丰度最高的修饰之一已被证实可影响多种疾病中的关键致病基因组的转录及表达。ALKBH5作为m6A修饰的擦除器蛋白，其可通过调控RNA中m6A修饰从而影响疾病进展，在急性髓系白血病中，ALKBH5的过表达导致下游致癌基因转录组稳定性增强进而导致致癌蛋白过表达最终导致癌症恶性进展。目前通过化学小分子干预调控其活性仍然存在巨大挑战。

图118l的ALKBH5抑制活性及共价作用机制验证

Cys200残基作为ALKBH5特有的非催化共价位点，位于ALKBH5的ssRNA底物结合口袋附近，研究人员设想通过靶向该位点进行共价修饰，从而干扰底物与ALKBH5结合，起到选择性活性抑制作用。通过前期筛选及构效关系研究，研究人员得到了以马来酰亚胺作为共价弹头的优选化合物18l（ALKBH5 IC50 = 620 nM）。通过多种体外实验，证实了18l是通过共价修饰Cys200抑制ALKBH5酶活性，且该种修饰可阻止底物结合ALKBH5。此外，对于FTO和多种Cys蛋白酶，18l具有对ALKBH5的良好选择性。

图218l在血液瘤细胞中的抗肿瘤作用研究

在体外验证化合物18l对ALKBH5的抑制活性后，研究人员对化合物的细胞水平活性进行了测试。结果表明化合物18l可以抑制AML细胞增殖（NB4 cell IC50 = 630 nM），促进AML细胞凋亡、分化为正常细胞、阻滞细胞周期，并抑制细胞内ALKBH5介导的信号通路表达，此外，18l可提升NB4细胞内RNA中m6A水平，表明化合物可在胞内抑制ALKBH5。

图318l的靶向性及作用机制研究

为验证18l的酶水平ALKBH5抑制活性与抗AML细胞表型的关联性，研究人员进行了非修饰的靶向性验证以及基于ABPP的化学蛋白质组学研究。在非修饰性实验中，18l可改变ALKBH5的蛋白酶耐受性、热稳定性从而证明了化合物的胞内在靶性。ABPP蛋白质组学实验中，基于18l的化学探针可结合ALKBH5，质谱结果证实了18l在AML细胞内可结合ALKBH5。

图418l的体内抗肿瘤药效学研究

最后，研究人员在AML细胞小鼠异种移植瘤模型中进行了18l的体内抗肿瘤药效学研究，在1 mg/kg和2.5 mg/kg给药剂量下，18l均可有效抑制肿瘤生长，抑瘤率分别为66.3%和76.8%，且动物体重未出现明显下降，展现出了该化合物的良好体内药效。

总结

柳红/杨财广/李淳朴团队报道了一种靶向Cys200共价抑制ALKBH5的小分子18l。该化合物表现出强效的ALKBH5抑制活性和较好的选择性，在针对AML的体外和体内药效学研究中显示出优秀的抗肿瘤作用。通过CETSA、DARTS以及基于ABPP的化学蛋白质组学等多种化学生物学手段进行了深入的作用机制验证，阐明了ALKBH5抑制剂18l发挥抗AML作用的机制，为RNA表观遗传领域的精准化学调控提供了新的指导思路。

中国科学院上海药物研究所柳红研究员、杨财广研究员、李淳朴研究员为本论文共同通讯作者，中国科学院上海药物研究所博士研究生吴恒搏、赖淦强、程瑞翔为本论文共同第一作者。该项工作得到了中国科学院上海药物研究所周虎研究员的支持。该项研究获得了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院青年创新促进会的资助。

文献详情：

Discovery of Covalent and Cell-Active ALKBH5 Inhibitors with Potent Antileukemia Effects In Vivo

Hengbo Wu, Gan-qiang Lai, Ruixiang Cheng , Hui Huang, Ju Wang, Zeyu Liu, Jing Gao, Hu Zhou, Chunpu Li*, Cai-guang Yang*, Hong Liu*

Angewandte Chemie International Edition,2025

https://doi.org/10.1002/anie.202424928

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