简述
O-GlcNAcase(OGA)是一种酶，主要负责水解蛋白质上的O-GlcNAc(O-linked N-acetylglucosamine)修饰。O-GlcNAc是一种动态的、普遍存在的翻译后糖基化修饰，主要发生在细胞核和细胞质蛋白质的丝氨酸/苏氨酸残基上，参与细胞周期调控等多种生物过程[1]。THIAMET G 是一种有效的O-GlcNAcase抑制剂，抑制人OGA的Ki值为20nM，可以从修饰的蛋白质中去除O-GlcNAc。
合成工艺
O-连接的β-N-乙酰葡糖胺（O-GlcNAc）改变了细胞内蛋白质糖基化水平，这与各种癌症和神经退行性疾病有关。OGA抑制剂已被证明是非常有用的工具，可以帮助理解O-GlcNAc的作用，但获取许多动物研究所需的大量抑制剂仍然是一个挑战。基于大量文献调研，研究人员描述了一种可扩展的方法来生产THIAMET G，这是一种强效、选择性和广泛使用的脑渗透性OGA抑制剂。具体合成路线从廉价的前体开始，不需要柱色谱法，使用简单无毒的试剂，在一次生产中就可以提供几百克结晶THIAMET G，六个步骤的总收率可以达到44%[2]。
生化研究
临床研究表明，THIAMET G(1 μM)可以明显增加ATDC5细胞的O-GlcNAcylated蛋白的积累，还可以在诱导 JNK、ERK 和 p38 的磷酸化的同时，不诱导 Akt[2]的磷酸化，不会显著影响细胞活力[3]。
此外，THIAMET G(500 mg/kg/d) 还可以增加全局和 tau O-GlcNAc 并减少神经变性。实验表明，THIAMET G处理的运动神经元可以增加 1.4 倍，并且阻碍相应转基因模型中 tau 驱动的神经变性。THIAMET G处理对缺乏 P301L 转基因的小鼠没有可检测到的影响，表明只有在 P301L 转基因的情况下，THIAMET G处理才能预防神经变性和体重减轻[4]。
应用
O-GlcNAc-修饰的蛋白调节关系到生物体本身大量重要的细胞功能，研究已经发现在脑中存在丰富的O-GlcNAc修饰的21'22，其还在明确牵涉进许多疾病(包括阿尔茨海默病(Alzheimer's disease ；AD)和癌症)的病因学的蛋白上被发现。限制tau高度磷酸化的小分子O-GlcNAcase抑制剂已被考虑用于治疗AD和相关的tau病变64。具体地，以健康Sprague-Dawley大鼠为实验材料，对其施用THIAMET G，结果表明该物质与在大鼠皮质和海马体中Thr231、Ser396和Ser422上减少的tau磷酸化64有牵连。该研究为THIAMET G的药用推广具有重要意义[5]。
参考文献
[1] Elbatrawy, Ahmed A.; Kim, Eun Ju; Nam, Ghilsoo (2020). O-GlcNAcase: emerging mechanism, substrate recognition and small molecule inhibitors.https://doi.org/10.1002/cmdc.202000077.
[2] Holicek V , Deen M , Bhosale S ,et al.An Efficient and Accessible Hectogram-Scale Synthesis for the Selective O-GlcNAcase Inhibitor Thiamet-G[J].ACS Omega, 2024, 9(50):49223-49228.DOI:10.1021/acsomega.4c06141.
[3] Andrés-Bergós J, et al. The increase in O-linked N-acetylglucosamine protein modification stimulates chondrogenic differentiation both in vitro and in vivo. J Biol Chem. 2012 Sep 28;287(40):33615-28.
[4] Yuzwa SA, et al. Increasing O-GlcNAc slows neurodegeneration and stabilizes tau against aggregation. Nat Chem Biol. 2012 Feb 26;8(4):393-9.
[5]大卫·沃恰德洛,埃内斯特·麦凯歇恩,格瑞特·惠特沃,等.选择性糖苷酶抑制剂及其用途:CN201710205882.9[P].
