从 11 μM 到 38 nM：SeeSAR 如何助力 DCAF1 Binder 优化

这篇发表于JMC的研究，展示了一条非常典型的研发路径：从早期命中分子出发，结合 SPR 等生物物理验证与晶体结构解析，最终将 DCAF1 小分子配体优化到了纳摩尔水平。

这种计算化学、生物物理和结构生物学三位一体的现代药物发现范式，正是计算机辅助药物设计软件（CADD）最能体现价值的应用场景。

1. 起点：一个 11 μM 的苗头化合物

首先，研究团队用超大规模 DNA 编码化合物库对 DCAF1 的 WDR 结构域进行筛选，结合机器学习和相似性搜索，从 Enamine REAL database 中选择出 33 个商业化合物进行合成。

最终锁定了化合物 3C，SPR 测得 KD = 11.5 ± 4.2 μM。

名词解释

相似性搜索：为提高研发效率，Enamine、药明康德等供应商构建了规模庞大的 Make-on-demand 的化学空间，用户通过 infiniSee 等软件可进行化合物的相似性检索，从而拿到价格低廉、且可快速合成的化合物（平均价格仅为 100-200 美金）。

武汉潇雨科技代理的 infiniSee，可在本地电脑上轻松完成百亿级化学空间的相似性高速检索，欢迎联系试用。

2. 一个意外的发现：手性的”陷阱”

团队拿到化合物-蛋白复合物的晶体结构后，发现了奇怪的现象：中心酰胺键的二面角被扭曲到了约 90°，明显不符合能量最低构象。

进一步的分子对接表明，电子密度其实更适合 S-异构体而不是商业化合物所标的 R-异构体。

手性 HPLC 验证了这个猜想：商业品其实含有约 4% 的 S-对映体杂质，而正是这个”少数派”因为亲和力高出约 27 倍，被优先共结晶！

重新合成纯 S-异构体（化合物 3d）后，S构型的 3D 化合物活性明显提升:

SPR KD = 490 ± 90 nM（提升 ~27 倍）
ITC KD = 932 ± 150 nM（正交确认）

至此，苗头化合物从微摩尔跨入了亚微摩尔时代。

3. SeeSAR 登场：让结构指导真正”看得见”

拿到 3d 与 DCAF1 的高分辨率共晶结构（PDB: 7UFV）后，团队面临的核心问题是：

下一步，该改哪里？

传统的构效关系（SAR）研究往往依赖化学家的经验直觉，而这次他们引入了 BioSolveIT 公司的 SeeSAR 软件——这是整个项目从亚微摩尔走向纳摩尔的关键加速器。

SeeSAR 特有的 HYDE 评分函数，能够对每个原子在结合能中的贡献进行定量评估，且进行可视化展示。

如下图所示，绿色的球体代表对结合有利，红色的球体代表对结合不利。球体越大表明影响越显著。

这意味着：每一个化学修饰是有利、中性还是不利，都能在三维层面被预测。结构改造不再是”试试看”，而是”算明白再做”。

压力测试：解释活性悬崖

团队首先用 SeeSAR 做了一次”压力测试”：让它去解释已知 SAR 中那些活性悬崖（activity cliff）——为什么某个微小的修饰会带来活性的剧烈变化？

例如，吡唑甲基化后，化合物的活性骤降，和 DCAF1 的结合亲和力从 490 nM 降到 10000 nM。

通过 SeeSAR 预测其结合亲和力，发现甲基化确实导致了亲和力出现数量级的降低。

进一步分析揭示了背后的物理化学根源：

氢键网络丢失：甲基化前，吡唑可通过一个桥连水分子与 THR1097、THR1139 形成间接氢键网络；甲基化后，这一水介导的氢键被破坏。

去溶剂化代价高昂：该疏水甲基所处的空腔由骨架上多个极性氧原子构成，HYDE 计算显示受体去溶剂化的能量代价高达 ΔG = 14.6 kJ/mol，而甲基整体的 ΔG 也达到 11.8 kJ/mol。

SeeSAR 从三维层面给出了合理解释，顺利通过了这一”质量控制”环节。

SeeSAR 还会以阴影的形式展示口袋中未被占据的空间（Unoccupied Space），为后续的结构改造直观地指明方向。

在多轮优化迭代之后，团队最终得到了纳摩尔级配体 OICR-8268。

结论

这项工作之所以堪称教科书级，不仅在于最终拿到了一个高质量的 DCAF1 配体，更在于它清晰演示了现代 CADD 工具如何与生物物理、结构生物学方法形成闭环。

晶体结构提出问题，SeeSAR 给出可解释的答案，化学家据此做出有依据的决策。当”算明白再做”成为常态，从微摩尔到纳摩尔的距离，也就不再那么遥远。

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