18β-甘草次酸衍生物的C18差向异构化对PTP1B和TCPTP抑制活性的影响：合成、体外与计算研究揭示构效关系

　　这篇研究通过系统合成18β-甘草次酸（18β-GA）的吲哚和吡唑融合衍生物（FC-114/FC-122）及其18α差向异构体（3c/5c），揭示了C18-H构型反转和C11羰基缺失对蛋白酪氨酸磷酸酶1B（PTP1B）抑制活性的显著影响。研究发现18β构型衍生物表现出更强的PTP1B抑制活性（IC50 0.48-1.15 μM），且通过非竞争性机制选择性作用于PTP1B1-400的长形式，而对T细胞蛋白酪氨酸磷酸酶（TCPTP）无抑制。分子对接和动力学模拟表明，18α构型导致羧基空间位阻增加，破坏C端无序区（残基301-400）的关键相互作用。该研究为开发靶向PTP1B的抗糖尿病药物提供了重要结构优化策略。

　　

引言

糖尿病作为全球高发的代谢性疾病，其核心病理机制与胰岛素信号通路的失调密切相关。蛋白酪氨酸磷酸酶1B（PTP1B）作为该通路的负调控因子，通过去磷酸化胰岛素受体β亚基和JAK2蛋白，成为治疗2型糖尿病（T2DM）和肥胖的潜在靶点。然而，由于PTP家族催化域高度保守，开发选择性PTP1B抑制剂面临重大挑战。天然产物18β-甘草次酸（18β-GA）及其差向异构体18α-GA虽具有PTP1B抑制活性，但效力有限。本研究通过结构修饰，系统探究了C18构型反转和C11羰基对活性的影响。

化学合成与表征

研究团队以18β-甘草苷为起始原料，通过KOH催化的差向异构化反应获得18α-GA，收率20%。关键中间体甲基-18α-3β-羟基-齐墩果-12-烯-30-酸酯的核磁共振氢谱显示，18位质子化学位移为2.2 ppm（18β构型为2.1 ppm），NOESY实验证实其D/E环呈反式构象。后续通过Fischer吲哚化反应和Claisen缩合分别构建了吲哚融合衍生物3a-3c和N-苯基吡唑衍生物5a-5c。单晶X射线衍射证实5b的C11羰基被成功还原，且18β-GA骨架立体构型保持不变。

抑制活性与构效关系

酶活性测试显示，18α-GA对PTP1B_1-400的抑制活性（IC₅₀ 2.87 μM）显著优于18β-GA（15.38 μM）。但令人意外的是，18β构型衍生物FC-114（吲哚类）和FC-122（吡唑类）的活性分别比其18α构型对应物3c和5c高4.6倍和1.3倍。动力学研究表明所有化合物均表现为非竞争性抑制，其中FC-114的K_i值最低（0.071 μM）。C11羰基的缺失导致活性下降2-4倍，表明该基团作为氢键受体对结合至关重要。

选择性机制

分子对接揭示FC-114在PTP1B_1-400的C端无序区（残基320-377）与Arg³⁷¹形成盐桥，并通过三氟甲基与Lys³³⁵产生卤键作用。而18α构型衍生物3c因D/E环反式构象导致30-羧基位移，破坏该区域相互作用。200纳秒分子动力学模拟显示，18β构型复合物的RMSD波动（2.56 ?）显著低于18α构型（3.39 ?），结合自由能计算进一步证实FC-122的ΔG_bind达-6.58 kcal/mol。值得注意的是，所有化合物在100 μM浓度下对TCPTP均无抑制，展现出优异的选择性。

生物学验证

在胰岛素抵抗的HepG2细胞模型中，化合物3c可轻微提升磷酸化AKT（pAKT）水平，但Western blot显示各衍生物均未显著降低PTP1B蛋白表达。这与临床药物二甲双胍的作用模式不同，提示这些衍生物可能通过直接抑制酶活性而非调控表达发挥作用。

结论与展望

该研究首次阐明18β-GA衍生物的C18构型与其抑制PTP1B活性的构效关系，揭示C端无序区作为新型别构位点的治疗潜力。后续研究可针对C11羰基和30-羧基进行定向修饰，进一步优化选择性和药代动力学性质。这些发现为开发靶向PTP1B的抗糖尿病药物提供了创新设计思路。