——習(xí)近平總書(shū)記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求
——中國(guó)科學(xué)院辦院方針
語(yǔ)音播報(bào)
蛋白-蛋白相互作用(PPI)參與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、結(jié)構(gòu)組裝以及細(xì)胞周期調(diào)控等過(guò)程。PPI的失衡或異??芍苯右l(fā)癌癥、神經(jīng)退行性病變及自身免疫病等一系列疾病。傳統(tǒng)的PPI抑制劑開(kāi)發(fā)受限于界面平坦、親和力低等問(wèn)題,難以快速獲得高活性、高選擇性的PPI先導(dǎo)化合物。目前,其藥物化學(xué)優(yōu)化是相關(guān)研究的難點(diǎn)。
針對(duì)上述問(wèn)題,中國(guó)科學(xué)院上海藥物研究所研究員羅成、周兵、陳奕團(tuán)隊(duì)聯(lián)合華東師范大學(xué)研究員陳示潔,提出“強(qiáng)支點(diǎn)占據(jù)-杠桿干擾”(FOLP)的PPI先導(dǎo)化合物設(shè)計(jì)策略。該策略將已知高親和力片段作為“支點(diǎn)”穩(wěn)固錨定正構(gòu)口袋,并利用分子模擬技術(shù)設(shè)計(jì)“杠桿”伸入鄰近的互作界面處潛在變構(gòu)口袋,以擾動(dòng)互作界面,快速獲得高活性PPI抑制劑,從而實(shí)現(xiàn)撬動(dòng)PPI且破壞PPI的目的。
研究人員針對(duì)PPI抑制劑設(shè)計(jì)耗時(shí)低效、難以快速獲得高活性先導(dǎo)化合物的問(wèn)題,提出FOLP新策略并以CDK2-Cyclin A2為模型完成其概念驗(yàn)證。研究通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)模擬和基于深度學(xué)習(xí)的口袋發(fā)現(xiàn)工具PocketMiner,確定CDK2的A-loop位置存在潛在的變構(gòu)口袋。同時(shí),研究以泛CDK抑制劑AT7519為“支點(diǎn)”向A-loop口袋延伸杠桿,快速合成并篩選出nM級(jí)PPI抑制劑LC-K2CAin-3(IC50 = 32.1nM)。進(jìn)一步,X射線衍射復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu)和氫氘交換質(zhì)譜數(shù)據(jù)證實(shí),該化合物可穩(wěn)定A-loop,并將CDK2鎖定在不利于與Cyclin A2結(jié)合的構(gòu)象,繼而瓦解其蛋白-蛋白相互作用。最終,LC-K2CAin-3在CDK2高表達(dá)的黑色素瘤細(xì)胞中通過(guò)選擇性破壞CDK2與Cyclin A2相互作用,誘導(dǎo)G2/M期阻滯與細(xì)胞凋亡,進(jìn)而證實(shí)其具備抗腫瘤潛力。
該策略為PPI領(lǐng)域研究提供了新的概念和方法,且該工作流程和理論依據(jù)有助于其他PPI調(diào)控劑的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。
近期,相關(guān)研究成果以Fulcrum Occupancy–Leverage Perturbation Strategy Enables Rapid Discovery of Potent CDK2–Cyclin A2 Interaction Inhibitors為題,發(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》(Angewandte Chemie International Edition)上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、科學(xué)技術(shù)部等的支持。
傳統(tǒng)蛋白-蛋白相互作用設(shè)計(jì)策略與“強(qiáng)支點(diǎn)占據(jù)-杠桿干擾”策略的優(yōu)劣比較
CDK2-Cyclin?A2互作抑制劑LC-K2CAin-3的活性表征與結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)解析
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