科學(xué)家發(fā)現(xiàn)PI4KIIα特異底物競爭小分子抑制劑

    本文威正翔禹/締一生物為您分析科學(xué)家發(fā)現(xiàn)PI4KIIα特異底物競爭小分子抑制劑。

　　8月21日，《癌癥研究》（Cancer Research）雜志在線發(fā)表了中國科學(xué)院生物物理研究所陳暢課題組與上海藥物研究所羅成、蔣華良課題組合作的研究論文PI-273, a substrate-competitive, specific small molecule of PI4KIIα， inhibits the growth of breast cancer cells。該研究發(fā)現(xiàn)了磷脂酰肌醇4位激酶II型α亞型（PI4KIIα）的**個亞型特異小分子抑制劑PI-273，該抑制劑通過競爭其底物磷脂（PI）進而抑制酶活性，最終抑制乳腺癌腫瘤的生長。

　　PI4KIIα是磷脂酰肌醇信號通路和磷脂酰肌醇代謝中的關(guān)鍵分子，在PI（4,5）P2生物合成、溶酶體和高爾基體相關(guān)膜轉(zhuǎn)運、細胞內(nèi)信號通路傳導(dǎo)、病原體吞噬和神經(jīng)突觸囊泡循環(huán)等方面起著重要作用。PI4KIIα的功能異常與腫瘤生長、痙攣性截癱、高雪氏癥和阿爾茨海默癥等人類疾病密切相關(guān)。然而，PI4KIIα的基礎(chǔ)研究和臨床應(yīng)用卻因為缺少其特異性抑制劑受到限制。已發(fā)現(xiàn)的PIK家族抑制劑絕大多數(shù)是PI3K的ATP競爭性抑制劑。因為PIK家族各亞型激酶核酸結(jié)合口袋氨基酸序列的高度保守性，大多數(shù)ATP競爭抑制劑不具有亞型選擇性抑制。

　　在前期系列工作基礎(chǔ)上，生物物理所和上海藥物所科研人員靶向PI4KIIα的PI變構(gòu)位點，采用基于配體底物PI的藥物設(shè)計策略，開展了PI4KIIα抑制劑的虛擬篩選。通過酶和細胞實驗篩選，結(jié)合表面等離子共振實驗和蛋白熱穩(wěn)定實驗等生物物理實驗，獲得了PI4KIIα的首個抑制劑PI-273，顯著抑制PI4KIIα高表達的多種乳腺癌細胞系的細胞增殖。酶動力學(xué)研究表明，與其他絕大部分結(jié)合在激酶ATP位點的PIK激酶家族抑制劑不同，PI-273可逆競爭PI4KIIα底物PI，從而抑制其酶活性。突變實驗研究進一步證明了PI4KIIα的棕櫚酰化插入片段是PI-273的關(guān)鍵作用位點。利用CRISPR/Cas9技術(shù)構(gòu)建敲除PI4KIIα的細胞系，研究發(fā)現(xiàn)PI-273對敲除PI4KIIα的細胞系細胞增殖和PI4KIIα下游信號通路抑制作用顯著降低，說明PI4KIIα是PI-273的特異性作用靶點。進一步機制研究表明，PI-273可以通過阻礙細胞周期G2/M期而抑制細胞增殖，誘導(dǎo)細胞凋亡，抑制癌細胞成克隆能力。在小鼠移植瘤模型中，PI-273可以顯著的抑制MCF-7乳腺癌細胞誘導(dǎo)的小鼠腫瘤的生長，并對小鼠無明顯毒副作用。

　　該研究有效整合了藥物設(shè)計與實驗驗證，發(fā)現(xiàn)了PI4KIIα的**個亞型特異小分子抑制劑。與絕大多數(shù)激酶的ATP競爭性抑制劑不同，由于PI-273是PI4KIIα變構(gòu)位點底物PI的競爭性抑制劑，其具有更高的亞型選擇性。該抑制劑的發(fā)現(xiàn)對PI4KIIα的基礎(chǔ)科學(xué)研究和應(yīng)用均具有重要的促進意義。

　　論文的共同通訊作者為陳暢和羅成，論文的共同**作者為陳暢課題組博士李江美、博士研究生高振以及羅成課題組博士研究生趙丹。該研究工作得到中科院個性化藥物先導(dǎo)專項（A類）、國家重點研發(fā)計劃重大專項以及國家自然科學(xué)基金的資助。

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