半胱天冬酶（Caspase）的激活与多种疾病相关，包括癌症、神经退行性疾病和炎症性疾病，这促使人们对该蛋白酶家族作为药物靶点产生浓厚兴趣。其中，半胱天冬酶-2（Casp2）通过将tau蛋白剪切为Δtau314片段（该片段可逆性损害认知与突触功能），被证实与阿尔茨海默病的发病机制密切相关。因此，抑制Casp2可能成为AD治疗的潜在策略。基于此，前期研究中设计合成并表征了多系列肽类及拟肽类抑制剂，这些化合物对Casp2的抑制活性和选择性均显著优于对caspase-3（Casp3）的作用。

图片来源：ACS Chem. Biol.

尽管选择性Casp2抑制剂的设计取得显著进展，但Casp2的低表达量严重制约了晶体学实验，使得基于结构的药物设计面临挑战。有鉴于此，University of Minnesota的Michael A. Walters课题组系统表征了十种新型环化排列cpCasp2突变体，这些突变体旨在增强蛋白稳定性并促进结晶。

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值得欣喜的是，工程化改造获得突变体JF1cpCasp2展现出优异的相对稳定性，并能与经典Casp2抑制剂AcVDVAD-CHO高效共结晶，实现了蛋白质数据库（PDB）中首个反向半胱天冬酶的晶体结构解析。

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此外，这项研究还报道了JF1cpCasp2与作者近期开发的Casp2选择性抑制剂MUR-65的复合物结构，该结构揭示了结合口袋中Arg417残基的特殊相互作用模式。总体而言，JF1cpCasp2为基于结构的药物设计提供了重要工具，不仅深化了对Casp2抑制机制的理解，更为药物发现和高选择性化合物的开发奠定了坚实基础。

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原文标题：Reengineering of Circularly Permuted Caspase‑2 to Enhance Enzyme Stability and Enable Crystallographic Studies

原文作者：Jessica L. Fuller,* Ke Shi, Steffen Pockes, Barry C. Finzel, Karen H. Ashe, and Michael A. Walters*

https://doi.org/10.1021/acschembio.4c00795