化学小分子诱导靶标蛋白质去磷酸化

本文来源于微信公众号:X-MOLNews

翻译后修饰(PTM)，有效扩展了自然的遗传密码据估计，近5%的人类蛋白质组由负责添加或去除PTM的酶组成。化学修饰物，如泛素、磷酸盐、脂质和聚糖，会影响其结合蛋白的定位、活性和稳定性。众所周知，选择性影响靶蛋白的PTM可能是调节其功能的有效手段。最近的研究表明——E3泛素连接酶，一种翻译后修饰酶，可用于促进目标蛋白的降解在该策略中，双功能小分子的两端分别与目标蛋白和E3泛素连接酶结合，缩短目标蛋白和E3泛素连接酶之间的距离，促进目标蛋白的泛素化，然后被蛋白酶体识别和降解这些小分子已被证明是诱导各种靶蛋白降解的有效工具

最近，基因泰克公司的史蒂文·特·斯塔本和山佐美以及其他研究人员借用了这一策略，开发了一种灵活且通用的工具来调节靶蛋白的另一种翻译后修饰，去磷酸化。激酶和磷酸酶能分别促进蛋白质的丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸残基的磷酸化和去磷酸化。这一可逆过程可导致蛋白质的大的构象变化，从而改变蛋白质的功能并涉及许多细胞生理活动的调节。他们设计了一类双功能小分子，其一端结合靶蛋白，另一端结合磷酸酶1(PP1)，从而缩短两者之间的距离并促进靶蛋白的去磷酸化。实验证明，该策略可以实现蛋白激酶B(AKT)和表皮生长因子受体(EGFR)的去磷酸化相关工作发表在《药物化学杂志》上。

图1。使用双功能小分子对目标蛋白质去磷酸化的示意图照片来源:j . med。化学。

研究组首先设计并合成了化合物1(图2a)。该化合物的一端是AKT抑制剂(用于结合AKT)，另一端是氯烷基(用于结合PP1和卤代标签)，其可以与具有卤代标签的蛋白质进行化学选择性反应。用编码带卤代标签的PP1融合蛋白的载体转染LNCaP细胞。与对照组细胞相比，10微米化合物1处理能显著降低细胞内AKT的磷酸化水平。他们还在MCF7/neo HER2和PC-3细胞中观察到类似的结果。这些结果表明，双功能小分子化合物1能够在细胞中将PP1募集到靶蛋白AKT附近，并促进磷酸化AKT的去磷酸化

图2。双功能小分子1设计及其在不同细胞系中的去磷酸化照片来源:j医学化学。

接下来，研究组采用第二种方法验证这一概念，即在小分子两端分别引入能选择性结合靶蛋白和磷酸酶的基团由他们设计的小分子化合物3(图3a)在一端引入了AKT抑制剂(用于结合AKT)和多肽PDP1(用于结合PP1)，其可以在另一端选择性地激活PP1。与AKT抑制剂2相比，双功能小分子3能在更大程度上降低AKT的磷酸化水平结合PDP1和双功能分子3之间的竞争实验结果，小分子3促进的pAKT和PP1的接近度足以促进前者的去磷酸化

图3。双功能小分子3的设计及pAKT去磷酸化机理照片来源:j . med。化学。

。然而，可能小分子3中PDP1肽相对较长，细胞渗透性或稳定性较差，且小分子3不能降低LNCap细胞中的pAKT水平。因此，他们采用较短的PP1结合肽、四肽RVSF和两种不同的AKT抑制剂来获得两个双功能小分子4a和5a(图4a)细胞实验表明，与引入不能结合PP1、4a和5a的四肽的双功能小分子4b和5b(图4a)相比，可以显著降低pAKT的水平

图4。双功能小分子4a和5a的设计资料来源:j . med。化学。

接下来，研究小组继续证明该策略可用于另一种激酶EGFREGFR在其C末端有五个自磷酸化位点，这些位点在癌细胞中容易磷酸化，从而激活癌细胞的下游信号通路并促进癌细胞的增殖和分化他们将EGFR抑制剂AZD-929126(Tagrisso，用于结合EGFR)和氯烷基(用于结合PP1和卤代标签)连接在一起，获得双功能小分子7与对照相比，10微米化合物7可显著降低细胞中酪氨酸残基磷酸化EFGR(pEGFRY1068)水平这不仅表明化合物7可以促进pEGFR的去磷酸化，还表明丝氨酸/苏氨酸磷酸酶PP1可以克服典型的底物选择性和去磷酸化磷酸化的酪氨酸残基。

图5。双功能小分子7设计及聚乙二醇1068的去磷酸化照片来源:j . med。化学。

概述

这项工作首次验证了使用小分子化合物在靶蛋白附近补充磷酸酶以促进其去磷酸化过程的概念研究人员使用双功能小分子来促进AKT和EGFR两种激酶的去磷酸化，扩大了双功能小分子在生命科学和医学中的应用潜力。

异双功能分子诱导激酶的去磷酸化-概念证明研究

山祖美，汤姆·杰弗瑞，岳福，·吴，梁增，·孙，，，奎林，韦恩·费尔伯若，史迪文·斯塔本

J。医学。化学。，2020，Doi:10.1021/ACS . jmed chem . 9b 01167

(由L日出资)

本文由 在线网速测试 整理编辑，转载请注明出处，原文链接：https://www.wangsu123.cn/news/888.html。