索拉非尼(Sorafenib)是人类RUVBL2的抑制剂

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所属分类:索拉非尼

RUVBL1 和 RUVBL2 是高度保守的 ATP 酶,属于 AAA+(与各种细胞活动相关的 ATP 酶)超家族,参与各种复合物和细胞过程,其中一些与肿瘤发生密切相关。这些蛋白质与 DNA 损伤讯号传导和修复、染色质重塑、端粒酶活性以及调节原癌基因(如 c-Myc 和 β-catenin)的转录活性有关。此外,发现这两种蛋白质在几种不同类别的恶性肿瘤中过度表达,例如乳腺癌、肺癌、肾癌、膀胱癌和白血病。鉴于 RUVBL 蛋白在致癌作用中的各种作用和强烈参与,它们被认为是发现和开发医治性恶性肿瘤药品的新靶点。这里,我们描述了索拉非尼Sorafenib)作为人类 RUVBL2 ATPase 活性的新型抑制剂的鉴定。酶动力学和表面等离子体共振实验表明,索拉非尼是蛋白质 ATP 酶活性的弱混合非竞争性抑制剂。尺寸排阻色谱和小角 X 射线散射数据表明,索拉非尼与 RUVBL2 的互相作用不会对蛋白质的溶液构象产生显着影响。

索拉非尼(Sorafenib)是人类RUVBL2的抑制剂

然而,数据表明索拉非尼对 RUVBL2 活性的影响是由蛋白质中的插入结构域介导的。索拉非尼还抑制 RUVBL1/2 复合物的 ATPase 活性。因此,我们建议能够进一步优化索拉非尼,使其成为 RUVBL 蛋白的有效抑制剂。酶动力学和表面等离子体共振实验表明,索拉非尼是蛋白质 ATP 酶活性的弱混合非竞争性抑制剂。尺寸排阻色谱和小角 X 射线散射数据表明,索拉非尼与 RUVBL2 的互相作用不会对蛋白质的溶液构象产生显着影响。

索拉非尼(Sorafenib)是人类RUVBL2的抑制剂

如前所述,不同的研究小组表明,人类 RUVBL 蛋白是肿瘤发展和转移扩散的关键参与者。这些蛋白质的 ATPase 活性对于它们在恶性肿瘤进展中的大部分作用至关重要。因此,我们有兴趣寻找 RUVBL 蛋白的抑制剂,更详细地说是 RUVBL2,因为它比 RUVBL1 表现出更高的 ATPase 活性。我们的筛选使我们发现索拉非尼是人类 RUVBL2 的抑制剂。

索拉非尼(Sorafenib)是人类RUVBL2的抑制剂

酶抑制剂能够归类为不可逆的,当它们与靶蛋白紧密或共价结合时,以及可逆的,当抑制剂能够从酶 - 抑制剂 (EI) 复合物上被替代时,例如,与天然酶底物竞争。 在可逆抑制剂中,竞争性(与底物结合,形成 EI 复合物)、非竞争性(与底物结合位点以外的位点结合,形成 ESI 或 EI 复合物)和非竞争性抑制剂(与底物结合,形成 EI 复合物)能够找究竟物结合位点以外的位点,形成 EI 复合物并阻止底物结合)。索拉非尼(Sorafenib)对 RUVBL2 ATPase 的抑制被确定为混合非竞争性,表明索拉非尼可能不直接与 ATP 酶袋结合,但可能通过与不同基序的互相作用导致构象变化,这可能影响,例如,ATP 与 RUVBL2 的结合或 ADP 的释放。对 RUVBL2ΔDII 进行的进一步实验证实,截断插入域的 RUVBL2 的 ATPase 活性不受索拉非尼的抑制;因此,我们提出索拉非尼的作用机制是通过其与 DII 的互相作用介导的,或者 DII 的灵活性导致 RUVBL2 填充索拉非尼能够结合的某些构象。最近,有人提出 RUVBL2 N 端片段可能作为核苷酸结合位点的盖子,ATP 的结合可诱导 N 端片段募集 DII。从这个意义上说,索拉非尼与 DII 的结合会影响 DII 的动力学,从而影响 RUVBL2 核苷酸交换率。

我们的工作表明插入域 (DII) 对人类 RUVBL 蛋白的 ATP 酶活性具有调节作用。DII 的这种作用最初在 2011 年发表的一项研究中得到强调,该研究表明 DII 由于其灵活性而具有自身抑制功能,因为它的截断导致 RUVBLs 的 ATPase 活性增强。然而,应该注意的是,在我们的研究中,我们没有看到 RUVBL2ΔDII ATPase 相对于 RUVBL2 WT 的增强。差异可能归因于用于蛋白质纯化的方式、纯化标签的类别以及标签的存在/不存在。

索拉非尼(Sorafenib)是FDA批准用于医治晚后期肾细胞癌和肝细胞癌的口服药品,其对其他肿瘤类别如乳腺癌、肺癌和结肠癌的作用已有报道。它是一种多激酶抑制剂,靶向 Raf 丝氨酸/苏氨酸激酶(Raf-1、WT BRAF 和致癌 BRAF V600E)和受体酪氨酸激酶(VEGFR 1-3 和 PDGFR),这解释了其通过各种不同肿瘤类别的广泛活性抗增殖、抗血管生成和促凋亡等作用机制。索拉非尼与 Raf-1、WT BRAF 和 BRAF V600E 的 X 射线晶体结构已发表,表明索拉非尼是一种变构抑制剂,可与 Raf 激酶的激活片段 Asp-Phe-Gly (DFG) 结合。

Raf 激酶以两种构象之一存在;一种是称为“DFG Asp-out”构象的非活性状态,其中苯丙氨酸侧链占据 ATP 结合口袋,而天冬氨酸侧链远离活性位点。另一种是活性构象,称为“DFG Asp-in”构象,其中苯丙氨酸残基旋转出 ATP 结合口袋,而天冬氨酸残基面向 ATP 结合口袋。索拉非尼与 DFG 基序结合并将其锁定在 DFG Asp-out 状态,从而使激酶失活。索拉非尼的 IC50Raf1 激酶的值为 6 nM,p38α 激酶的值为 57 nM 。

我们的研究表明,索拉非尼对 RUVBL2的 IC50为 3.1 μM;因此,与对激酶的影响相比,索拉非尼是一种弱得多的 RUVBL2 抑制剂。因此,需要对索拉非尼进行化学修饰并进一步筛选,以制造出更好的 RUVBL2 抑制剂的索拉非尼类似物。此外,考虑到非竞争性作用模式,索拉非尼(Sorafenib)可能提供支持药品联合策略的机遇,特殊是因为索拉非尼是一种已经获得 FDA 批准的药品,因此,临床前和临床实验将更容易进行。【微信:yaodaoyaofang】扫描下方二维码了解更多:

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