来源：药学学报
作者：龙春庭，邵敏，陆小云，暨南大学药学院
蛋白激酶与肿瘤、炎症、自身免疫病、神经性疾病等众多疾病的发病机制密切相关，近30多年来，激酶作为一个非常有潜力的药物靶点受到了广泛的研究。本文通过对已上市的以及正处在Ⅲ期和Ⅱ期临床试验的激酶小分子抑制剂进行统计分析。针对已上市的抑制剂的靶点和适应证进行统计。针对Ⅱ期和Ⅲ期在研的激酶小分子抑制剂，则是筛选出能够查找到化合物结构的药物，然后按照靶点和适应证进行归纳统计，并将这些数据资料展现出来，期望对该领域的研究起到参考和辅助作用。
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激酶简介
激酶（kinase）属于磷酸转移酶大家族，参与底物磷酸化的过程，把磷酸基团从能量高的分子如ATP转移到能量相对较低的特定靶分子（如蛋白质、脂质、糖、氨基酸和核苷等）上。目前在人体中发现的激酶有种[2,3]。蛋白激酶（proteinkinases，PK）是激酶家族里面最大的族群，可通过催化特定底物蛋白的磷酸化（将ATP末端的γ-磷酸基团转移到底物蛋白质的特定氨基酸上）影响底物的结构和活性，进而参与了一系列细胞信号传导和调节过程[4]。基因改变引起的蛋白激酶的突变、易位、失调和过表达等和肿瘤、心血管疾病、炎症、退化、传染病等众多疾病的发病机制有着非常密切的关系。后文所提到的激酶无特别注明则均默认为蛋白激酶。蛋白激酶主要分为丝氨酸/苏氨酸激酶和酪氨酸激酶。丝氨酸/苏氨酸包含TKL、STE、CK1、AGC、CAMK和CMGC六个亚家族[5]。酪氨酸激酶（TK）根据其是否存在于细胞表面，分为受体型酪氨酸激酶（receptortyrosinekinase，RTKs）和非受体型酪氨酸激酶（nonreceptortyrosinekinase，NTKs）。1.1激酶结构与作用机制激酶尽管在一级序列上有所差异，但在三维结构上却具有高度的保守性，特别是由～个氨基酸残基构成的功能域折叠形成的含有12个高度保守亚区的催化结构域。激酶的催化区域可以分为铰链区（hinge）以及由铰链区连接的较小的N端区域（N-lobe）和较大的C端区域（C-lobe）（图1A）[6,7]。N-端区域包含5个反向平行的β折叠（β1～β5）和一个以“盐桥”连接的αC螺旋[8,9]。β1和β2间包含有1个保守的富含甘氨酸的环（GXGXΦG，Φ代表疏水残基），又叫P环（P-loop），它可以与ATP分子中的磷酸根形成氢键（图1B），从而起到稳定ATP的作用。此外，柔性的P环可以根据蛋白激酶的构象状态和配体的形状灵活变化从而适应不同的配体。P环之后的β2链上存在1个缬氨酸残基，它能和ATP的腺嘌呤碱基以及许多小分子激酶抑制剂形成疏水相互作用。在β3链上有1个保守的AXK特征序列，该序列中的赖氨酸（以FGFR2中的K为例，下同）能够与ATP的α-和β-磷酸基团形成氢键，且能与αC螺旋中部的1个保守的谷氨酸（E）以“盐桥”连接（图1A），此时的结构称为“αCin”构象。如果没有这个盐桥，此时的激酶代表一种无活性状态的“αCout”构象。“αCout”构象转化为“αCin”构象是激酶获得催化活性所必需的过程[9]。C-端区域占主导地位的是8个保守的α螺旋（αD～αI，αEF1/2），此外还包含位于αE和αF间的4个小的β链（β6～β9）。β6之后是一条催化回环（catalyticloop），包含HRD(x)4N基序，主要起到催化和稳定镁离子的作用。天冬酰胺（N）能够稳定镁离子，天冬氨酸（D）能够夺取底物蛋白羟基的质子，从而有助于γ-磷酸基从ATP转移到底物上（图1B）。此外，位于ATP腺嘌呤结合口袋底部的β7链上的第二个残基能够跟几乎所有ATP竞争性的激酶抑制剂发生疏水相互作用[1]。ATP结合区域位于N端和C端之间的裂口处，在该处铰链区的氨基酸与ATP分子中的腺嘌呤形成氢键相互作用（图1B）。在ATP活性位点附近，还存在一条保守的活化环（activationloop），其前端通常存在一个保守的Asp-Phe-Gly（DFG）结构基序，末端为Ala-Pro-Glu（APE）序列，当激酶处于活性构象时，DFG基序的Asp（D）指向ATP结合空腔与镁离子结合（“DFG-Din”，图1B），并且活化环处于开放状态（activationloop-open）[10]。1.2激酶与药物的结合口袋大多数激酶小分子抑制剂都是结合在ATP位点，与ATP竞争结合（ATP竞争抑制剂），因此N-端和C-端间的催化裂口是激酶抑制剂开发的主要焦点。该裂口可分为前端、守门区域和后端3部分（图2）[11]。裂口前端主要包含铰链残基、催化回环以及P-loop，组成了腺嘌呤结合口袋（AP）、位于DFG和暴露于溶剂区的铰链残基间的前口袋-I（FP-I）以及位于P-loop和裂口顶部β3链间的前口袋-II（FP-II）。守门区域起着药物从前端进入后端的门控作用[12]，该区域主要包含β3链和包含DFG在内的活化环的近端部分，组成了靠上端的后口袋-I-A（BP-I-A）和中部的相对较大的后口袋-I-B（BP-I-B）。裂口后端主要包含αC螺旋、β4链、β5链以及αE螺旋，其主要作用是调节激酶催化。当激酶处于DFG-Din构象时，其裂口后端的口袋由后口袋-II-A-in（BP-II-A-in）、后口袋-II-in（BP-II-in）及后口袋-II-B（BP-II-B）组成。当激酶处于DFG-Dout构象时，苯丙氨酸的位置发生了反转，因此其裂口后端的结合口袋与DFG-Din存在差异，由后口袋-II-out（BP-II-out）、后口袋-II-B（BP-II-B）、后口袋-III（BP-III）、以及部分暴露于溶剂区的后口袋-IV（BP-IV）和后口袋-V（BP-V）组成。1.3激酶抑制剂分类目前报道的小分子激酶抑制剂主要通过3种模式进行激酶活性的抑制[13]。①直接和ATP结合位点结合，阻断后续信号通路。目前研发的大部分小分子激酶抑制剂都是结合激酶的ATP结合位点即ATP竞争抑制剂。ATP竞争抑制剂按照结合类型分为可逆抑制剂和共价抑制剂，其中可逆抑制剂根据激酶的活性/非活性状态主要分为TypeI型、TypeI1/2型和TypeII型抑制剂（表1）[14]。DFG-Din为激酶处于活性构象的必要但不充分条件，激酶处于DFG-Din状态的活性构象时结合的抑制剂即为TypeI型抑制剂，激酶处于DFG-Din状态的非活性构象时结合的抑制剂即为TypeI1/2型抑制剂。当激酶处于DFG-Dout状态的非活性构象时，此时结合的抑制剂即为TypeII型抑制剂。此外，根据TypeI1/2型和TypeII型抑制剂是否延伸至裂口后端，又将其分为A型和B型。共价抑制剂即为TypeVI型抑制剂。②与非活化构象的变构位点相结合，间接的与ATP竞争，即变构抑制剂，其结合位点接近于ATP结合位点的为TypeIII型抑制剂，远离ATP结合位点的为TypeIV型抑制剂。此外，一些变构抑制剂还可与假激酶域结合或与激酶的胞外域结合[15]。③同时结合激酶的ATP结合位点和表面的另外一个位点（如变构位点）[16]，即TypeV型抑制剂。在获批的小分子中大多数是ATP竞争型抑制剂，变构抑制剂目前只有MEK1激酶的4个抑制剂被获批。内容由凡默谷小编查阅文献选取，排版与编辑为原创。如转载，请尊重劳动成果，注明来源于凡默谷