作者:张双虎 来源:中国科学报 发布时间:2021/10/31 10:09:04
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改造“分子胶水”可开发抗肿瘤新药

 

人体胚胎在发育过程中,指间蹼会逐渐消失;蝌蚪在生长过程中,尾巴会逐渐消失。在生长发育过程中,这种“消失现象”是一种受基因调控的细胞死亡,又被称为细胞凋亡,属于正常的生命现象。

然而,肿瘤细胞却因为细胞凋亡机制存在缺陷,从而打破了增殖与死亡的平衡,变成了“不死”的细胞。所以,治疗肿瘤的有效策略是利用化学药物或者基因调控等手段,诱导肿瘤细胞凋亡。

10月27日,北京生命科学研究所所长王晓东团队,清华大学结构生物学高精尖创新中心教授王宏伟团队,黄牛团队和齐湘兵团队合作,在《自然通讯》上发表论文,解析了三种结构不同的小分子化合物 (anagrelide, nauclefine, DNMDP) 处理条件下的PDE3A-SLFN12复合物结构,获得小分子与该蛋白复合物相互作用的关键结构信息。

“三种小分子都能够使得PDE3A和SLFN12这两个蛋白质形成复合物。而PDE3A-SLFN12复合物一旦形成,细胞就会出现凋亡现象。”王宏伟对《中国科学报》说。

研究人员基于所获得的PDE3A-SLFN12复合物结构模型与小分子结合模式,选用临床上药代动力学、药效学和安全性都较好的阿那格雷(anagrelide,一种治疗血小板增多症的上市药物)作为目标分子,进行计算机模拟和进一步优化改造。结果表明,改造后的阿那格雷类似物诱导细胞发生凋亡的活性更高,且在小鼠成瘤模型实验中,具有更强的抑制肿瘤生长的潜力。另外,研究人员还证实了阿那格雷是通过PDE3A-SLFN12通路直接诱导了血小板生成的前体巨核细胞(MKs)的凋亡,从而减少MKs细胞产生的血小板数量,起到抗血栓的作用。

不同结构的小分子化合物都能结合PDE3A是因为该蛋白的底物结合区域能够容纳结构不同的化学基团。而这些小分子化合物是激活还是抑制细胞凋亡,则取决于该分子是否具有能和SLFN12结合从而把PDE3A和SLFN12“黏”在一起的分子胶水的性质。

“我们利用生物化学、结构生物学、计算生物学和化学生物学等手段,基于复合物的结构来设计优化分子胶水,创造出更有效的细胞凋亡诱导分子,这为开发新型肿瘤治疗药物奠定了基础。”王宏伟说,“这项工作是四个团队分别从不同的研究角度通力合作的结果,缺一不可。”

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41467-021-26546-8

 

 
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