药物化学生物学研究的核心科学问题之一是先导化合物发现。DNA编码分子库（DNA-encoded chemical library; DEL）技术是一种新兴的超高通量药物先导化合物发现技术。这种被称为“扫条码，找新药”的技术将化学合成与基因编码策略有机地结合起来，能构建超大规模分子库（10¹²数量级），并针对疾病相关靶标进行高通量筛选，实现针对疾病靶标的药物分子演化。

DNA编码分子库的合成策略使用，对分子库的筛选及先导化合物发现成败至关重要。由葛兰素史克（GSK）于2005年开发的共价双链发卡形DNA“headpiece”策略，是目前工业界与学术界采用最广泛的DNA编码分子库合成策略。该策略具有编码设计简单、合成操作效率高等的优势。然而，这种共价稳定的双链发卡形DNA编码分子库与多种基于单链DNA结构的应用（基于片段的药物发现、功能性筛选、胞内递送等）不兼容。

为此，重庆大学药学院药物化学生物学团队李亦舟教授（https://www.x-mol.com/groups/li_yizhou）在前期工作的基础上（Nat. Chem. 2018,10, 441；Nat. Chem. 2021, 13, 77），发展了单双链可控转换的分子库合成策略。该策略中，团队利用3-氰乙烯基咔唑特殊核苷（3-cyanovinyl carbazole, CNVK）可与互补链上的胸腺嘧啶进行光调控可逆共价环加成的性质（在UV-A光照下交联，在UV-B光照下解离），通过光交联、光解离与核酸酶降解过程，实现了双链DNA编码分子库与单链DNA编码分子库之间的往复可逆转换（见下图）。该分子库合成策略的起始片段被命名为“可逆共价起始片段reversible covalent headpiece (RCHP)”。这是一种既能保证双链分子库高效合成，又能兼容单链分子库后续多样化应用的途径。

研究团队进一步考查并拓展了RCHP在DNA编码分子库中合成与筛选的适用范围：证实了该策略在编码自组装化学（ESAC）库、DNA编码动态库（DEDL）技术合成中的兼容性。此外，在筛选应用方面，基于RCHP构建的分子库具有能形成“靶标—共价探针—编码DNA的三元共价复合物”（ternary covalent complex，TCC）的独特性质。这一特点在针对复杂生命体系中非固载靶标的活性先导化合物发现应用中具有显著优势（见下图）。

该研究工作报道了可逆共价起始片段（RCHP）策略，首次实现了双链与单链DNA编码分子库间的可控转换，融合了双链分子库高效合成优势与单链分子库多样化应用潜力，为药物先导化合物发现提供了新途径。该项研究内容属于在实质审查阶段的中国专利(CN112760720A)。

论文信息：

Reversible Covalent Headpiece Enables Interconversion between Double- and Single-stranded DNA-encoded Chemical Libraries

Guixian Zhao, Shuting Zhong, Gong Zhang, Yangfeng Li, Yizhou Li*

文章第一作者为重庆大学药学院研究生赵桂贤与钟书婷

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202115157