白癜风注意什么 http://m.39.net/pf/a_6662795.html靶向Ｅ３泛素连接酶的药物研究进展
来源
中国药理学通报
作者
商廿颍，赵春阳，彭英中国医学科学院北京协和医学院药物研究所国家药品监督管理局药品审评中心
摘要
泛素－蛋白酶体系统是真核细胞蛋白质降解的重要途径之一，在细胞的增殖、分化、凋亡以及ＤＮＡ的修复等生理活动的调节中起着重要作用。Ｅ３泛素连接酶是泛素－蛋白酶体系统的重要组成部分，决定底物识别的特异性。Ｅ３泛素连接酶的失调会引起癌症、阿尔茨海默症和帕金森病等多种疾病。本文对靶向Ｅ３泛素连接酶的药物在癌症、阿尔茨海默病、帕金森病、糖尿病并发症、动脉粥样硬化以及炎症性肠炎等领域的研究进展进行了总结。目前能够开发成为药物的靶向Ｅ３泛素连接酶的小分子抑制剂或激动剂数量不多，我国在天然产物的研究与开发方面具有突出的优势，很多天然产物都具有靶向Ｅ３泛素连接酶的活性，值得进一步开发应用。
关键词
Ｅ３泛素连接酶；酶抑制剂；酶激动剂；靶蛋白水解嵌合体；阿尔茨海默病；帕金森病；炎症性肠炎_正文_泛素－蛋白酶体系统（ｕｂｉｑｕｉｔｉｎ?ｐｒｏｔｅａｓｏｍｅｓｙｓｔｅｍ，ＵＰＳ）是真核生物体内细胞蛋白质降解的重要途径之一，其介导的蛋白质降解在真核生物的生长和发育调节中起着重要作用，调控细胞的增殖、分化、凋亡以及ＤＮＡ的修复等生理活动。作为具有高度选择性的蛋白质降解途径，泛素－蛋白酶体系统的紊乱会导致细胞内蛋白质动态平衡的打破，引起蛋白质水平的失衡，甚至引发癌症、神经退行性疾病（如阿尔茨海默症和帕金森病）、炎症发生、病毒感染、中枢神经系统紊乱、动脉粥样硬化和代谢功能障碍等多种疾病［１］。泛素－蛋白酶体通路主要包括底物蛋白质泛素化以及底物经蛋白酶体降解两大过程。泛素是一种存在于真核生物中，由高度保守的７６个氨基酸组成的多肽链，主要功能是对待分解的蛋白质进行标记，使其被蛋白酶体降解。泛素－蛋白酶体途径是三类酶催化完成的多酶级联反应，主要由泛素激活酶Ｅ１、泛素转移酶Ｅ２、泛素连接酶Ｅ３等一系列催化酶介导。在ＡＴＰ水解供能的条件下，泛素首先与泛素激活酶Ｅ１通过硫酯键结合而被激活，活化的泛素在Ｅ１?泛素复合物中被转移至泛素转移酶Ｅ２，并通过硫酯键与Ｅ２的活性位点半胱氨酸残基相连。当底物为一些碱性蛋白（如组蛋白）时，泛素可直接从Ｅ２转移给底物蛋白形成泛素－蛋白复合物。一般情况下，大多数靶蛋白的泛素化需要借助特异的泛素连接酶Ｅ３来实现。Ｅ２泛素转移酶将泛素传递给Ｅ３泛素连接酶，后者识别特定的底物蛋白，催化泛素羧基端的甘氨酸与赖氨酸侧链的ε?氨基发生共价结合形成异肽键，最终将泛素传递到底物。泛素分子上的４８位、６３位赖氨酸可以作为修饰位点，进而在底物蛋白上形成不同种类的多泛素链。由于靶蛋白所连接的泛素链的结构和长度不同，泛素化修饰后的靶蛋白可能被降解，也可能被转移至特定部位参与细胞其他生理活动的调节。由４８位赖氨酸残基连接的４个及４个以上的泛素共价底物蛋白所形成的Ｋ４８连接多泛素结合物，最终会被２６Ｓ蛋白酶体识别和降解，从而对细胞周期以及细胞凋亡等多种细胞生理活动发挥调控作用。此外也有研究表明，泛素链６３位赖氨酸残基连接的靶蛋白可通过Ｋ６３连接发生多泛素化，但不会进入蛋白质的降解过程。通常情况下，通过此途径发生泛素化后的靶蛋白活性会发生改变，并对细胞内信号转导过程和ＤＮＡ修复等相关生理活动发挥调节作用。泛素连接酶Ｅ３决定靶蛋白的特异性识别，在泛素途径中具有重要的调控作用。人类基因组一共编码２种Ｅ１泛素激活酶、３８种Ｅ２泛素转移酶以及６００余种Ｅ３泛素连接酶。泛素连接酶Ｅ３可以直接与底物发生作用或通过辅助蛋白与底物相互作用，决定泛素－蛋白酶体系统结合的底物的特异性［２］。目前哺乳动物细胞内发现的泛素连接酶Ｅ３根据结构特点和作用机制主要包括三大类：含ＨＥＣＴ结构域的Ｅ３、含环指结构域的Ｅ３和Ｕ?ｂｏｘ蛋白家族Ｅ３。泛素－蛋白酶体系统通过降解异常或受损的蛋白质来维持细胞的正常的生理活动，因此该系统的异常调控会引起各种疾病的发生，其中泛素连接酶Ｅ３所发挥的作用尤为重要。大量证据表明，Ｅ３连接酶的失调与癌症及神经系统疾病（如少年型帕金森病）的发生存在着密切的联系。此外，泛素连接酶Ｅ３还可能成为治疗糖尿病、动脉粥样硬化以及自身免疫性疾病的潜在药物靶点。而绝大多数的去泛素化酶则发挥着显著的促肿瘤作用，针对其开发抑制剂可能为抗肿瘤药物研发提供新的研究思路［３］。以硼替佐米为代表的蛋白酶体抑制剂已被美国食品药品监督管理局批准上市，用于治疗多发性骨髓瘤，这证明了围绕泛素－蛋白酶体系统开展药物研发具有一定的可行性。但由于该类抑制剂无差别地抑制所有依赖于２６Ｓ蛋白酶体的蛋白降解途径，因此会对正常细胞造成损伤，具有较大的毒副作用。而在泛素蛋白酶系统的潜在药物靶点中，以Ｅ３泛素连接酶作为药物作用靶点则表现出了突出的优点：某些Ｅ３泛素连接酶的特定结构决定了针对其进行小分子抑制剂的筛选或特定靶向抗体的开发会具有更好的选择性，且一些Ｅ３泛素连接酶在正常细胞内表达水平极低。故针对该靶点进行抑制，对正常细胞的生长及功能影响较小，可以在取得最佳治疗效果的同时最大程度地降低药物的毒副作用。因此针对泛素连接酶Ｅ３开发靶向药物，成为了近年来的研究热点之一。近年来，各大制药公司和研究机构都对靶向泛素连接酶Ｅ３药物的研发投入了很大精力，罗氏制药公司、赛诺菲以及强生等大型制药公司针对泛素连接酶开发的相关药物均处于临床前或临床试验阶段，能否成功上市仍然存在着较大的不确定性。本文将总结靶向Ｅ３泛素连接酶药物的研究进展，并就目前已经完成和正在进行临床试验的靶向Ｅ３连接酶的药物研究进行综述。
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靶向Ｅ３泛素连接酶的抗肿瘤药物
大量证据表明，某些Ｅ３泛素连接酶的异常表达与癌症发生关系密切，癌症患者Ｅ３泛素连接酶的过度表达有可能增加化疗耐药和临床预后不良的风险。ＭＤＭ２Ｅ３连接酶、Ｓｋｐ?Ｃｕｌ１?Ｆ?ｂｏｘ（ＳＣＦ）家族、ＨＵＷＥ１等Ｅ３泛素连接酶都在细胞周期调控及凋亡中发挥重要作用，也是目前开发靶向Ｅ３泛素连接酶抗肿瘤药物的重要作用靶点［４］。围绕Ｅ３泛素连接酶开发的靶向抗肿瘤药物按照作用机制主要分为三大类：Ｅ３泛素连接酶的靶向抑制剂、Ｅ３泛素连接酶的靶向激动剂以及蛋白水解靶向嵌合体。１．１Ｅ３泛素连接酶抑制剂１．１．１ＭＤＭ２／ＨＤＭ２抑制剂小鼠双微体２基因编码的泛素连接酶ＭＤＭ２（ｍｕｒｉｎｅｄｏｕｂｌｅｍｉｎｕｔｅ２，ＭＤＭ２，人源直系同源分子为ＨＤＭ２）是ＲＩＮＧ型泛素连接酶的重要成员之一，具有负调控抑癌蛋白ｐ５３的功能。关于ＭＤＭ２的研究目前较为深入，以ＭＤＭ２为靶点的抗癌药物研发一直是各大制药公司的重点。抑癌蛋白ｐ５３是细胞内的典型的肿瘤抑制因子，ｐ５３在ＤＮＡ损伤或癌基因激活的情况下被活化后，能够作为异常细胞增殖的负调节因子诱导细胞发生周期阻滞、凋亡、衰老等，从而抑制肿瘤细胞的生长和增殖［５］。在生理条件下，ＭＤＭ２可与ｐ５３直接结合抑制ｐ５３转录因子活性，同时还可以促进ｐ５３蛋白的泛素化以及降解，使ｐ５３蛋白保持在较低水平以维持正常的细胞功能。当发生ＤＮＡ损伤时，ＭＤＭ２和ｐ５３蛋白的结合减弱，ｐ５３蛋白的降解受到抑制而发生累积。活化的ｐ５３通过转录调控一系列蛋白的表达，引起细胞周期阻滞，为ＤＮＡ损伤修复提供时间。因此，抑制ＭＤＭ２／ＨＤＭ２可能重新激活癌细胞中的ｐ５３，进而导致肿瘤细胞凋亡。多年来，许多制药公司对ＭＤＭ２抑制剂进行了大量的投资，但是还没有成功的药物获批进入市场（Ｔａｂ１）。罗氏制药公司第一个ＭＤＭ２抑制剂ＲＧ７１１２针对实体瘤和急性髓系白血病的Ⅰ期临床试验分别于２００７年和２００８年启动，但由于毒性过大且效果不明显而失败。随后发现的抑制剂ＲＧ７３８８（商品名Ｉｄａｓａｎｕｔｌｉｎ）自２０１１年首次进行人体试验以来，临床疗效也不尽如人意。２０２０年６月，罗氏制药公司宣布Ｉｄａｓａｎｕｔｌｉｎ针对治疗急性髓系白血病开展的Ⅲ期临床试验失败（ＮＣＴ０２５４５２８３）。ＪＮＪ?２６８５４１６５是在ｐ５３激动剂筛选中发现的新型ＨＤＭ２抑制剂。２０１１年强生制药公司公布了该化合物在晚期实体瘤患者中的Ⅰ期人体内药物动力学和药效学研究结果，ＪＮＪ?２６８５４１６５在缺乏其他治疗方案的晚期实体瘤患者中表现出了较好的治疗效果，但其毒性的相关实验数据仍需要进一步考证（ＮＣＴ００６７６９１０）［６］。２０２０年７月，亚盛医药集团原创新药ＭＤＭ２抑制剂ＡＰＧ?１１５的Ｉｂ期临床研究已在中国完成首例患者给药，后续临床实验尚在进行中（ＮＣＴ０４２７５５１８）。ＡＰＧ?１１５为高选择性小分子ＭＤＭ２?ｐ５３抑制剂，口服给药后可见急性白血病和其他癌症的模型中肿瘤完全持久的消退，目前主要用于治疗成人复发或难治急性髓性白血病（ａｃｕｔｅｍｙｅｌｏｃｙｔｉｃｌｅｕｋｅ?ｍｉａ，ＡＭＬ）、复发或高危／极高危骨髓增生异常综合征。该药物同时还与默沙东制药公司达成全球临床合作，进一步探索ＡＰＧ?１１５联合可瑞达联合治疗对非小细胞肺癌、黑色素瘤等患者的疗效和安全性，并已进入Ⅱ期临床试验阶段，临床试验结果还未公布（ＮＣＴ０３６１１８６８）。ＨＤＭ２０１（商品名Ｓｉｒｅｍａｄｌｉｎ）是诺华制药公司开发的ＨＤＭ２小分子抑制剂，在复发／难治性急性髓性白血病以及急性淋巴细胞白血病患者的Ⅰ期临床试验中，表现出了显著的临床活性以及安全性（ＮＣＴ０２１４３６３５）［７］。该药物还有其他几项Ⅰ期临床试验及Ⅱ期临床试验尚在进行过程中，结果尚未公布。Ｍｉｌａｄｅｍｅｔａｎ（ＤＳ?３０３２ｂ，商品名Ｍｉｌａｄｅｍｅｔａｎ）也是一种靶向ＭＤＭ２的小分子抑制剂，它在ＡＭＬ、非霍奇金Ｂ细胞淋巴瘤和实体肿瘤的细胞系和移植瘤模型中均显示出了抗肿瘤活性。Ｍｉｌａｄｅｍｅｔａｎ的Ⅰ期临床试验显示其在复发难治性急性髓性白血病或高危骨髓增生异常综合征以及实体肿瘤或淋巴瘤患者中均表现出了显著的初步临床活性［８］，Ⅱ期临床试验尚在进行中。ＡＭＧ?２３２（ＫＲＴ?２３２）是哌啶酮类靶向ＭＤＭ２的小分子抑制剂，可以诱导ｐ５３活性从而阻滞细胞周期、抑制肿瘤细胞增殖。ＡＭＧ?２３２对复发难治性急性髓性白血病治疗效果的临床Ⅰ期试验已经完成，受试者中未显示出剂量限制毒性（ＮＣＴ０２０１６７２９）。在另一项ＴＰ５３?野生型实体瘤或多发性骨髓瘤的临床Ⅰ期试验中（ＮＣＴ０１７２３０２０），ＡＭＧ?２３２表现出了较高的安全性。其他几项关于ＡＭＧ?２３２的临床Ⅰ期及Ⅱ期实验尚在进行中，研究结果尚未公布。此外，还有一些靶向ＭＤＭ２的抑制剂也处在临床试验阶段。Ａｓｔｅｘ公司开发的ＭＤＭ２拮抗剂ＡＳＴＸ?２９５正在进行Ⅱ期临床试验（ＮＣＴ０３９７５３８７）。Ａｉｌｅｒｏｎ公司与罗氏制药公司联合开发的ＭＤＭ２抑制剂ＡＴＳＰ?７０４１正在进行对ＡＭＬ的Ⅱ期临床试验。ＢｏｅｈｒｉｎｇｅｒＩｎｇｅｌｈｅｉｍ公司开发的ＢＩ?９０７８２８也是一种口服的ＭＤＭ２抑制剂，目前正在进行治疗实体瘤的Ⅰ期临床试验（ＮＣＴ０３４４９３８１）。１．１．２Ｃｕｌｌｉｎ?ＲＩＮＧＥ３泛素连接酶抑制剂Ｃｕｌｌｉｎ?ＲＩＮＧＥ３泛素连接酶（Ｃｕｌｌｉｎ?ＲＩＮＧＥ３ｌｉｇａｓｅ，ＣＲＬ）是包含ＲＩＮＧ结构域和Ｃｕｌｌｉｎ蛋白家族的多元蛋白复合体，通常由Ｃｕｌｌｉｎ家族蛋白、ＲＩＮＧ蛋白、衔接蛋白和底物识别亚基４个部分组成。ＳＣＦ泛素连接酶复合体（或称ＣＲＬ１）是目前研究较为深入的Ｃｕｌｌｉｎ?ＲＩＮＧＥ３泛素连接酶，由Ｃｕｌｌｉｎ家族蛋白ＣＵＬ１、衔接蛋白ＳＫＰＩ以及个底物识别亚基Ｆ?ｂｏｘ蛋白的Ｆ?ｂｏｘ结构域部分组成［９］。近年来开发的Ｃｕｌｌｉｎ?ＲＩＮＧＥ３泛素连接酶抑制剂也是以靶向ＳＣＦ泛素连接酶复合体的底物识别亚基Ｆ?ｂｏｘ蛋白的小分子抑制剂为主。ＳＫＰ２是Ｆ?ｂｏｘ蛋白家族的重要成员之一，在前列腺癌、乳腺癌以及淋巴癌等多种肿瘤细胞中均呈现出异常高表达。Ｃｈｅｎ团队通过高通量筛选发现的小分子化合物ＣｏｍｐｏｕｎｄＡ可以特异性地抑制ＳＫＰ２从而促进ｐ２１、ｐ５３等底物的积累，抑制Ｇ１／Ｓ期的进行进而诱导细胞凋亡［１０］。Ｗｕ等［１１］以ＳＫＰ２?Ｃｋｓ１?ｐ２７晶体结构的蛋白－蛋白相互作用区域为靶点借助计算机辅助虚拟筛选技术发现了小分子ＳＫＰ２抑制剂Ｃ１、Ｃ２、Ｃ１６和Ｃ２０，该类化合物通过抑制ＳＫＰ２?Ｃｋｓ１与底物ｐ２７的结合，诱导ｐ２７蛋白积累，从而干扰肿瘤细胞的细胞周期，促进肿瘤细胞的凋亡。有研究以ＳＣＦＳＫＰ２复合体晶体结构上的ＳＫＰ２?ＳＫＰ１相互作用区域为靶点借助计算机辅助虚拟筛选技术筛选出了以化合物Ｃｏｍｐｏｕｎｄ２５为代表的一系列靶向ＳＫＰ２小分子抑制剂。Ｃｏｍｐｏｕｎｄ２５可通过与ＳＫＰ２结合抑制ＳＣＦＳＫＰ２泛素连接酶的活性抑制肿瘤增殖，并对肿瘤干细胞表现出了抑制其成球能力的药理作用［１１－１２］。但以上抑制剂均停留在活性先导化合物发现阶段，具体的作用机制也有待于进一步深入探索，距离开发成为真正的上市抗肿瘤药物还有很遥远的距离。β?ＴｒＣＰ１和β?ＴｒＣＰ２也是Ｆ?ｂｏｘ蛋白家族的重要组成成员，其底物涉及的生理功能比较复杂，既包括Ｅｍｉ１、周期蛋白Ｄ１等细胞周期蛋白、Ｔｗｉｓｔ等细胞迁移蛋白、Ｐｒｏ?ｃａｓｐａｓｅ?３等细胞凋亡蛋白、也包括ＰＣＤＣ４等抑癌蛋白以及ＣＤＣ２５Ａ等促癌蛋白。因此，靶向β?ＴｒＣＰ对于不同种类的以及来源于不同组织或遗传背景的肿瘤细胞发挥的作用可能不同。Ｅｒｉｏｆｌｏｒｉｎ是Ｊｏｈａｎｎａ团队在天然产物中发现的一种靶向β?ＴｒＣＰ的抑制剂，其可以通过阻断β?ＴｒＣＰ与底物细胞凋亡蛋白ＰＣＤＣ４的结合，促进ＰＣＤＣ４在细胞中的积累而发挥抗肿瘤的作用，并对乳腺癌ＭＣＦ７细胞以及结肠癌ＲＫＯ细胞的增殖表现出了明显的抑制活性，但其同样还没有进入药物开发阶段，不能作为药物应用［１３］。１．２Ｅ３泛素连接酶激动剂人体中表达了６００余种Ｅ３泛素连接酶，不同种类的Ｅ３泛素连接酶承担的生理作用也各不相同。一些Ｅ３泛素连接酶，如ＦＢＷ７泛素连接酶水平过低也会引起癌症的发生。ＦＢＷ７是一种拥有重复结构域的Ｆ?ｂｏｘ蛋白，在ＳＣＦ型泛素连接酶（Ｅ３）复合物中以底物识别亚基的形式存在，起到抑制肿瘤的作用。ＦＢＷ７可以与周期蛋白Ｅ、ｃ?Ｍｙｃ、ＭＣＬ１和ＫＬＦ５等多种原癌基因或转录激活因子直接结合发挥作用，并对其进行泛素化修饰，进而影响后续的２６Ｓ蛋白酶体降解过程。ｃ?Ｍｙｃ蛋白调控细胞生长和分裂，是ＦＢＷ７泛素化修饰的主要底物之一。冬凌草甲素是一种二萜类天然化合物，可通过上调ＦＢＷ７连接酶的表达水平，促进过剩的ｃ?Ｍｙｃ蛋白降解，实现促进肿瘤细胞凋亡以及抑制肿瘤生长的功能。Ｃｅｒｅｂｌｏｎ是ＣＵＬ４?ＤＤＢ１Ｅ３泛素连接酶复合体的一个底物识别亚基，靶向该靶点的免疫调节性酰亚胺类药物沙利度胺及其衍生物来那度胺和泊马度胺是靶向泛素连接酶ＣＲＬ激动剂的代表类药物。目前很多药企也在研发靶向ＣＲＬ激动剂类药物，其中一些药物已经进入了临床前及临床试验研究阶段（Ｔａｂ２）。１．３蛋白水解靶向嵌合体另一类基于Ｅ３泛素连接酶设计的抗癌药物是蛋白水解靶向嵌合体（ｐｒｏｔｅｏｌｙｓｉｓ?ｔａｒｇｅｔｉｎｇｃｈｉｍｅｒａｓ，ＰＲＯＴＡＣｓ）。ＰＲＯＴＡＣｓ为类哑铃结构，一端是靶向目标靶蛋白的配体，另一端是结合Ｅ３泛素连接酶的配体，再通过一定长度的ｌｉｎｋｅｒ连接。这类双功能小分子可视为双靶点药物，一端与靶蛋白结合，另一端与Ｅ３泛素连接酶结合，从而拉近患者体内靶蛋白和Ｅ３泛素连接酶的距离。Ｅ３泛素连接酶将泛素转移至靶蛋白上，使靶蛋白被标记为缺陷或受损蛋白，随后靶蛋白通过泛素－蛋白酶体途径被降解［１４］。ＰＲＯＴＡＣｓ具有开发成为治疗多种疾病的药物的潜力，但其目前主要的开发方向为抗肿瘤药物。首个进入临床试验的ＰＲＯＴＡＣ药物是Ａｒｖｉｎａｓ公司开发的ＡＲＶ?１１０，用于治疗去势抵抗性前列腺癌。２０１９年５月，ＡＲＶ?１１０获得ＦＤＡ快速通道批准，进入临床Ⅰ期研究阶段验（ＮＣＴ０３８８８６１２）。２０２０年５月２３日，Ａｒｖｉｎａｓ公司发布的临床Ⅰ期初始数据表明：ＡＲＶ?１１０具有良好的口服利用度、安全性和耐受性，最大耐受剂量以及２期推荐剂量的确定仍需等待Ⅱ期临床试验结果的公布。ＡＲＶ?１１０的作用机制是通过利用泛素－蛋白酶系统降解在前列腺癌发展中起关键作用的雄性激素受体靶点ＡＲ蛋白，同时由于其作用机制区别于传统的抑制剂，无需通过占据雄性激素受体抑制其功能而发挥抗肿瘤效果，因此ＡＲＶ?１１０有望克服耐药性问题。Ａｒｖｉｎａｓ公司还开发了用于治疗乳腺癌的ＰＲＯＴＡＣ药物ＡＲＶ?４７１，也进入了临床Ⅱ期研究阶段，受疫情影响，临床有效性数据暂缓公布（ＮＣＴ０３８８８６１２）。内容由凡默谷小编查阅文献选取，排版与编辑为原创。如转载，请尊重劳动成果，注明来源于凡默谷
