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这篇综述聚焦饱和转移差异（STD）-NMR 光谱技术在药物发现中的应用。它梳理了通过该技术针对癌症、神经疾病、传染病等疾病靶点识别出的潜在结合物，探讨其优势、局限与未来前景，为药物研发提供了多方面参考。
引言
药物发现是一个复杂的过程，包括靶点识别、命中物发现、先导化合物优化以及临床前和临床开发等阶段。天然产物在药物发现中一直发挥着关键作用，其多样的化学结构为新型药物研发提供了宝贵资源。尽管近年来制药行业对合成化合物的关注度增加，但天然产物独特的生物学特性使其依旧是新药的重要来源。
结构生物学技术在药物发现中意义重大，它能解析生物大分子的三维（3D）结构，助力理解疾病相关的分子相互作用，进而指导药物设计。核磁共振（NMR）光谱作为一种强大的筛选技术，能提供原子水平的结构信息。其中，饱和转移差异（STD）-NMR 因其可靠性和易用性受到广泛关注，特别适用于研究解离常数（KD）在毫摩尔到微摩尔范围的相互作用，在药物发现中具有重要价值。
基于片段的药物发现中的各种 NMR 技术
基于配体的 NMR 方法在检测蛋白质 - 配体结合时存在一定限制，配体与靶蛋白的交换速率会影响检测效果。当配体亲和力增加，从靶蛋白上解离的速率降低时，由于交换缓慢，检测配体的蛋白结合形式变得困难。有效的基于配体的 NMR 策略通常要求KD在 1 mM 范围内。
饱和转移差异（STD）-NMR：概述
STD-NMR 是一种基于核 Overhauser 效应（NOE）的实验技术，广泛用于研究蛋白质 - 配体相互作用。它能在原子水平上揭示配体结合表位，包括KD和结合位点映射等信息，这些对理解生物相互作用和药物发现至关重要。STD-NMR 的工作原理是通过射频辐射使蛋白质受体饱和，从而将磁化转移到与之结合的配体上。
STD-NMR 在药物发现中的应用
在药物发现过程中，STD-NMR 是一种可靠的技术，尤其在命中物识别和先导化合物优化方面表现突出。在命中物识别阶段，它能高效筛选片段库，检测低亲和力配体，这是基于片段的药物设计（FBDD）的关键环节。实验中，通过饱和受体共振并观察配体的饱和转移情况，结合的配体信号强度会降低，以此识别结合配体。在先导化合物优化阶段，STD-NMR 可绘制配体结合表位，助力优化化合物结构。
STD-NMR 技术的进展
近期，STD-NMR 技术取得了显著进展，灵敏度和分辨率大幅提高，更有利于天然产物的分析。Monaco 等人（2023）开发了一种成像 STD-NMR 技术，将 STD-NMR 与化学位移成像（CSI）以及小分子的可控浓度梯度相结合。这种新方法不仅有助于测定KD，还为研究蛋白质 - 配体相互作用提供了更多信息。
利用 STD-NMR 针对癌症药物靶点的命中物识别
抗凋亡蛋白 B 细胞淋巴瘤 2（Bcl-2）的过表达给癌症药物开发带来挑战，它会使癌细胞对化疗产生抗性。研究人员采用药物重新利用策略，利用 STD-NMR 研究分子与相关受体的相互作用，其获得的结构信息为癌症药物的开发和发现提供了重要依据。
利用 STD-NMR 针对神经疾病药物靶点的命中物识别
Tanoli 等人（2015）通过基于 NMR 的结合研究，探究了两种香豆素衍生物（东莨菪内酯和 4 - 甲基伞形酮）和一种酚类化合物（没食子酸）对乙酰胆碱酯酶（AChE）的抑制潜力以及配体间的竞争情况。AChE 是阿尔茨海默病（AD）治疗的关键靶点。体外实验证实了 AChE - 抑制剂复合物的形成，并确定没食子酸为位点特异性抑制剂，STD 竞争实验结果也进一步支持了这一结论。
利用 STD-NMR 针对传染病药物靶点的命中物识别
登革热病毒（DENV）的 NS5 蛋白含有 RNA 依赖的 RNA 聚合酶（RdRP）和甲基转移酶（MTase），对病毒的重要功能至关重要，且在所有登革热血清型中高度保守，是抗 DENV 治疗的有前景的靶点。Ullah 等人（2023）利用 STD-NMR 光谱分析了 75 种化合物（13 种天然产物和 62 种药物）与 NS5 蛋白的相互作用，并通过计算研究进行了验证。
利用 STD-NMR 针对其他药物靶点的命中物识别
黄酮类化合物已知可通过与 ATP 结合域相互作用抑制多药耐药（MDR）转运蛋白，但这些分子在 ATP 结合口袋中的具体位置尚不清楚。Nissler 等人（2004）运用 STD-NMR 技术研究了黄酮类化合物木犀草素和木犀草素 - 7 - O - β - d - 葡萄糖苷与小鼠 MDR 重组核苷酸结合域（NBD2）的结合方式，并通过荧光猝灭实验进行了进一步验证。
STD-NMR 在药物发现中的挑战和局限
尽管 STD-NMR 是研究蛋白质 - 配体相互作用的有效工具，但它也存在一些局限性和潜在问题，如对样品浓度、纯度的要求较高，实验结果易受多种因素干扰等，这些在药物发现过程中需要特别注意。相关局限性和挑战总结在特定表格中（文中表 2）。
STD-NMR 在药物发现过程中的未来展望和潜在应用
STD-NMR 光谱技术在药物设计和发现中持续发挥重要作用，未来具有广阔的发展前景。将其整合到高通量筛选平台，有望从大量化合物库中快速识别潜在药物候选物。其在低浓度下检测配体结合的能力，在药物研发的初始阶段尤为重要，有助于加速药物发现进程，为攻克更多疾病带来新的希望。
结论
药物发现是一个复杂的多阶段过程，天然产物和合成化合物在其中都发挥着重要作用。命中物识别需要对大量天然或合成分子针对特定生物靶点进行评估。STD-NMR 技术作为一种有力工具，在药物发现的多个环节，尤其是识别潜在结合物和理解分子相互作用方面，提供了关键信息，为新型药物的开发奠定了基础 。
