血管紧张素转换酶（ACE）是一种锌离子依赖性二肽基羧基肽酶，通过将血管紧张素I（Ang-I）水解为强效血管收缩剂血管紧张素II（Ang-II），在血压调节中发挥核心作用。体细胞ACE（sACE）包含两个高度同源的结构域：N端结构域（nACE）和C端结构域（cACE），二者序列相似性达89%，但具有不同的底物特异性。当前临床应用的ACE抑制剂（ACEi）可同时抑制nACE和cACE，导致缓激肽积累，引发干咳（20-25%患者）和血管性水肿（0.1-0.7%患者）等副作用。因此，开发结构域选择性ACE抑制剂成为改善治疗效果的关键策略。
固定时间荧光法测定抑制剂亲和力
通过以Z-Phe-His-Leu（Z-FHL）为底物的荧光分析法，研究团队精确测定了三种含硫基ACE抑制剂对nACE和cACE的半抑制浓度（IC50）和抑制常数（Ki）。卡托普利对nACE和cACE的Ki值分别为2.53 nM和2.03 nM，显示微弱cACE选择性（1.25倍）。雷替普利单体呈现明显nACE选择性（Ki值：nACE=2.22 nM，cACE=6.77 nM，选择性0.33倍），而其二聚体形式抑制效力降低6-8倍。佐芬普利拉则表现显著cACE选择性（Ki值：nACE=2.86 nM，cACE=0.61 nM，选择性4.69倍），是目前已知最具cACE选择性的含硫基抑制剂。
nACE和cACE与抑制剂的复合物晶体结构
研究成功解析了五个高分辨率晶体结构（分辨率1.90-2.50 Å），包括nACE-卡托普利（PDB: 9SS9）、nACE-雷替普利（9SS8）、cACE-雷替普利（9SS7）、nACE-佐芬普利拉（9SSB）和cACE-佐芬普利拉（9SSA）。所有抑制剂均通过硫原子与锌离子配位（除cACE-雷替普利外），并与保守残基nACE-His331/His491（cACE-His353/His513）形成氢键。结构分析揭示：
卡托普利结合模式高度保守，其腈氨酸环与nACE-Tyr501（cACE-Tyr523）形成π-堆积作用，但结构域间结合角度差异（C-S-Zn2+键角nACE=125.70°，cACE=92.01°）导致微弱选择性。
雷替普利通过羟苯基扩展与nACE-Asp393（cACE-Asp415）形成额外氢键，其噻唑烷环硫原子与nACE-Phe435/Phe505产生S-芳香相互作用。在cACE结构中，雷替普利以二聚体形式存在，两个分子通过二硫键连接（电子密度8σ），其中Ren2分子仅磺丙酰基可见，表明S3′亚位点结合灵活性。
佐芬普利拉在cACE中呈现双构象：Con1与nACE结构类似，苯硫基与cACE-Val379/Val380形成疏水接触；Con2中苯硫基旋转181.31°，与cACE-Phe457/Phe527产生更强疏水作用和S-芳香相互作用（硫-质心距离4.2 Å）。双构象存在和cACE-S2′亚位点疏水性增强（nACE-Ser357/Thr358对应cACE-Val379/Val380）是其cACE选择性的结构基础。
结构域选择性机制深度解析
水分子网络分析显示，雷替普利羟苯基在nACE中破坏由11个残基组成的水网络（PDB: 6ZPQ），而在cACE中仅影响3个残基（PDB: 2IUL），这种去溶剂化代价差异部分解释其nACE选择性。佐芬普利拉苯硫基在cACE中形成中度π-水介导的离子相互作用（距离3.0 Å，角度91°），与cACE-Asp453（nACE-Glu431）和cACE-Lys454（nACE-Lys432）形成稳定水桥，补偿去溶剂化效应。
二聚化现象的药理学意义
HPLC监测发现雷替普利在48小时内二聚化率达96.6%，远高于卡托普利（96小时37.3%）。二聚体抑制效力下降与晶体结构中观察到的锌离子配位缺失一致。cACE结晶条件（pH 4.0）虽不利于二硫键形成，但二聚体仍被捕获，提示其在生理pH下可能具有更长效抑制特性。
结论与展望
本研究首次从原子层面揭示：
- 1.
S2′亚位点疏水性差异（cACE-Val379/Val380 vs nACE-Ser357/Thr358）是佐芬普利拉cACE选择性的关键
- 2.
水分子网络扰动程度影响抑制剂结合能，nACE-S2′更高极性导致去溶剂化代价更大
- 3.
二聚化可作为长效抑制策略，但需平衡效力和选择性
该研究为基于结构的域选择性ACE抑制剂设计提供了新范式，尤其指出远端水网络和构象动态在选择性调控中的重要性。
