基質(zhì)金屬蛋白酶和膠原納米藥物傳遞系統(tǒng)介紹

 

       膠原蛋白三螺旋體的解體涉及多種疾病，與體內(nèi)各種組分的結(jié)構(gòu)完整性受損有關(guān)（例如，關(guān)節(jié)炎和多發(fā)性硬化癥）。膠原為細(xì)胞活動“區(qū)域化”提供了屏障，破壞此屏障與腫瘤細(xì)胞侵潤和轉(zhuǎn)移有關(guān)�；�質(zhì)金屬蛋白酶(Matrix metalloproteinase , MMP)家族被認(rèn)為具有溶解膠原的活性，是研究的熱點(diǎn)，以闡明其作用機(jī)理和設(shè)計(jì)抑制劑。該實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)建和應(yīng)用膠原模板三螺旋體底物的“小型化合物庫”獲得了對膠原溶解機(jī)理深刻認(rèn)識，并發(fā)現(xiàn)膠原溶解有關(guān)的的第二結(jié)合位點(diǎn)（Exosites）。

       關(guān)于三螺旋多肽酶活性的工作，使該實(shí)驗(yàn)室考慮采用獨(dú)特的途徑來設(shè)計(jì)針對溶解膠原蛋白酶的抑制劑。他們沒有集中地研究小分子化合物，而是利用小型蛋白庫的方法來開發(fā)作用于蛋白酶多個位點(diǎn)的高選擇性藥物。作為第一代抑制劑，三螺旋過渡態(tài)類似物(圖1)具有在在ＭＭＰ領(lǐng)域中前所未見的高親和性和獨(dú)特選擇性。

 

 

圖1. 三螺旋過渡態(tài)類似物MMP抑制劑(THP-I)模型結(jié)構(gòu)圖。紫色表示未水解PO2H-CH2鍵，MMP催化結(jié)構(gòu)域?yàn)榫G色，血紅結(jié)合蛋白樣結(jié)構(gòu)域?yàn)榧t色。

 

腫瘤細(xì)胞與膠原蛋白相互作用和基于納米技術(shù)的藥物傳遞系統(tǒng) (nanoDDSs)

       該實(shí)驗(yàn)室利用微型蛋白庫途徑創(chuàng)建結(jié)構(gòu)上正確的膠原蛋白模型所作的研究包括：(a)識別與黑色素瘤細(xì)胞結(jié)合的膠原蛋白內(nèi)的的特定區(qū)域；(b)識別與這些區(qū)域相結(jié)合的黑色素瘤細(xì)胞受體；(c) 評價(jià)這些受體介導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)外信號傳導(dǎo)結(jié)果；(d)膠原蛋白三維結(jié)構(gòu)促進(jìn)黑色素瘤活動的相關(guān)性；(e)“蛋白溶解特性”在轉(zhuǎn)移中的可能性。結(jié)果開發(fā)出a2b1 和 a3b1整合蛋白（Integrins）及CD44/硫酸軟骨蛋白多糖的三螺旋配體。這些配體用來發(fā)明靶向nanoDDSs，直接把合成的多肽雙性分子摻入脂質(zhì)體囊泡內(nèi)。穩(wěn)定的多肽雙性分子nanoDDSs可選擇性傳遞到CD44陽性黑色素瘤細(xì)胞。

圖 2　轉(zhuǎn)移性黑色素瘤細(xì)胞靶向藥物傳遞系統(tǒng)的基礎(chǔ)。a a1(IV)1263-1277 PA 序列和三螺旋結(jié)構(gòu), b 脂質(zhì)體, c 裝有a1(IV)1263-1277 PA脂質(zhì)體的藥物, d  CD44/CSPG 受體過度表達(dá)的轉(zhuǎn)移性黑素瘤細(xì)胞。藥物內(nèi)噬化三個可能的途徑： (i)脂質(zhì)體直接與細(xì)胞雙層融合釋放藥物； (ii)脂質(zhì)體與CD44/CSPG 受體結(jié)合，脂質(zhì)體同細(xì)胞雙層融合釋放藥物；(iii) 脂質(zhì)體與CD44/CSPG 受體結(jié)合， 受體/脂質(zhì)體復(fù)合物內(nèi)噬化，藥物在包涵體內(nèi)釋放。

 

研究發(fā)現(xiàn)糖基化強(qiáng)烈調(diào)控黑色素瘤細(xì)胞活性，膠原蛋白三螺旋結(jié)構(gòu)中存在糖基化羥賴氨酸殘基而顯著減少細(xì)胞粘附和擴(kuò)散�？傊�，(a)首次顯示糖基化阻斷腫瘤細(xì)胞與基底膜互相作用；(b)提供了碳水化合物顯然不利于此互相作用的罕見例證；(c)提示糖可掩蓋包含細(xì)胞表面或分泌糖苷酶活性的腫瘤細(xì)胞可接觸的“密碼位點(diǎn)”。該實(shí)驗(yàn)室正在研究檢測膠原蛋白糖基化和腫瘤細(xì)胞活性的相互作用。