一类源自TLQP-21肽的新的补体3a受体激动剂和拮抗剂

《Journal of Medicinal Chemistry》：A Novel Class of Complement 3a Receptor Agonists and Antagonists Derived from the TLQP-21 Peptide

　　C3a受体（C3aR）的肽类衍生化研究揭示了增强血浆稳定性和信号选择性的关键突变，如DArg10_DAla20作为新型高效激动剂，DArg10_Aib20作为功能拮抗剂，为炎症和代谢疾病治疗提供新靶点。

　　本研究探讨了补体3a受体（C3aR）的信号传导机制，以及如何通过理性设计肽类模拟物来扩展其治疗潜力。C3aR属于G蛋白偶联受体（GPCR）家族，参与多种炎症、代谢和神经疾病的过程。目前，针对C3aR的药物开发主要集中在使用C3a模板优化肽类激动剂或通过库筛选开发小分子拮抗剂。然而，这些方法在某些方面仍存在局限性，例如小分子拮抗剂SB290157和JR14a虽然最初被认为是拮抗剂，但已被证实具有激动剂效应，可能引发副作用。因此，本研究旨在通过改造TLQP-21这一内源性配体，设计出具有更优稳定性和信号选择性的新型肽类化合物，以期为C3aR相关疾病的治疗提供更安全有效的药物候选。

TLQP-21是一种由VGF衍生的神经肽，具有增强β-肾上腺素受体诱导的脂解作用，并且在防止肥胖和改善β细胞功能方面表现出积极效应。研究团队发现，TLQP-21与C3a相比，虽然在受体激活方面效力较低，但其信号传导偏好性使得其在某些生理功能上表现更为优异。基于这一发现，研究人员开始对TLQP-21进行结构修饰，重点针对其序列中容易被蛋白酶切割的关键氨基酸残基，尤其是位于中央区域的精氨酸（Arg9-Arg11）和C端的精氨酸（Arg21）。通过引入非天然氨基酸和立体异构体，研究人员试图提高肽的血浆稳定性，同时保持其生物活性。

在初步设计中，研究人员尝试用不同的氨基酸替代Arg10，并用Pro或Aib（一种非天然对称氨基酸）替代Ala20，以增强肽的结构稳定性。然而，这些单点突变未能显著提高肽的血浆稳定性，甚至导致其生物活性下降。进一步研究发现，仅在C端引入Aib20的突变能够提高肽的稳定性，但并未显著增强其对钙离子动员的促进作用。这表明，单点突变在提高肽的稳定性方面效果有限，可能无法有效阻止蛋白酶对受体结合位点的切割。

基于这一发现，研究人员进一步设计了双点突变的肽类化合物，包括DArg10_DAla20、DArg10_Acetimi21、DArg10_homoArg21等。这些化合物在血浆稳定性方面表现出显著提升，其中DArg10_DAla20在稳定性方面尤为突出，能够在小鼠血浆中保持超过2小时的活性。此外，DArg10_DAla20在钙离子动员方面也表现出一定的增强作用，但相较于C3a衍生的肽类激动剂（如C3a63–77），其在β-arrestin招募方面更为高效。这表明，DArg10_DAla20具有独特的信号传导偏好，可能在某些疾病治疗中发挥更广泛的作用。

为了进一步验证这些新设计的肽类化合物的药理活性，研究人员将其应用于多种细胞模型，包括3T3-L1脂肪细胞、BV2小鼠小胶质细胞和LAD2人肥大细胞。结果显示，DArg10_DAla20能够有效诱导脂肪细胞中的钙离子动员，但在促进脂解方面不如C3a63–77。这一结果提示，钙离子动员可能在脂解过程中起关键作用，而DArg10_DAla20虽然在β-arrestin招募方面表现出色，但其钙离子动员能力不足，限制了其在某些代谢疾病中的治疗潜力。然而，研究人员仍认为，这种化合物在优化其信号传导机制后，可能在其他疾病领域展现出独特的治疗价值。

在研究过程中，研究人员还探索了如何通过延长肽的药代动力学作用时间，提高其在体内的疗效。为此，他们设计了三种带有延长结构的DArg10_DAla20变体，包括在N端连接脂肪酸或聚乙二醇（PEG）的修饰形式。这些延长结构不仅提高了肽的稳定性，还增强了其在体内的持续作用能力，从而减少了给药频率。然而，不同延长结构对G蛋白和β-arrestin的激活效果存在差异，其中某些形式在激活能力上优于C3a63–77，而另一些则表现出一定的减弱。这表明，延长结构的设计需要进一步优化，以确保其在不同细胞类型中的有效性。

此外，研究人员还发现，DArg10_Aib20具有拮抗C3aR信号传导的能力。与SB290157和JR14a相比，DArg10_Aib20在β-arrestin招募方面作用较弱，但能够有效抑制TLQP-21诱导的钙离子动员和脂解效应。这一发现表明，DArg10_Aib20可能是一种新型的C3aR功能拮抗剂，其在不激活受体的情况下，能够阻断某些病理信号传导，从而在治疗炎症和过敏性疾病方面具有潜在价值。与传统的小分子拮抗剂相比，DArg10_Aib20的副作用较小，这可能使其成为更安全的治疗选择。

综上所述，本研究通过理性设计TLQP-21的模拟物，成功开发出具有增强血浆稳定性和不同信号传导特性的新型肽类化合物。这些化合物不仅在实验室模型中表现出良好的药理活性，还为C3aR在多种疾病中的治疗应用提供了新的思路。尽管某些化合物在特定功能上表现不如C3a衍生的激动剂，但其独特的信号传导偏好和增强的稳定性仍使其在药物开发中具有重要意义。未来的研究可以进一步优化这些化合物的结构，探索其在不同疾病模型中的应用潜力，并通过动物实验验证其在体内的安全性和有效性。