Wnt (wingless) / β-catenin通路中的小分子抑制劑作用機(jī)制

Wnt (wingless) / β-catenin 通路是一條在生物進(jìn)化中極為保守的信號(hào)通路，在細(xì)胞的生長(zhǎng)分化、組織器官形成以及成體干細(xì)胞的維持等方面都起著重要作用，是機(jī)體生長(zhǎng)發(fā)育的重要信號(hào)通路之一。在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中，Wnt/β-catenin 通路通過一系列胞質(zhì)蛋白相互作用，使 β-catenin 蛋白在胞質(zhì)內(nèi)累積，進(jìn)而入核傳遞生長(zhǎng)刺激信號(hào)。該信號(hào)通路一旦出現(xiàn)異常就可能使細(xì)胞及生物體的功能產(chǎn)生一定程度的障礙或損壞，進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)體腫瘤的發(fā)生。目前，Wnt/β-catenin 通路已成為藥物發(fā)現(xiàn)和開發(fā)的主要靶標(biāo)之一。

研究動(dòng)態(tài)

近期一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)在臨床上抗寄生蟲和抗菌譜廣泛的小分子藥物硝唑尼特 (Nitazoxanide，NTZ) (圖1a) 能夠促進(jìn) β-catenin 瓜氨酸化，誘導(dǎo) β-catenin 降解，抑制 Wnt/β-catenin 通路，并且在小鼠模型上抑制腫瘤生長(zhǎng)。該研究闡明了一種全新的抑制 Wnt/β-catenin 信號(hào)通路的機(jī)制，這將為開發(fā)具有全新作用機(jī)制的抗腫瘤藥物提供理論指導(dǎo)。

NTZ抑制了 Wnt/β-catenin 通路在體內(nèi)和體外的信號(hào)傳導(dǎo)。NTZ 有效的抑制了被 GSK-3 抑制劑6-溴靛玉紅-3′-肟 (6BIO) 激活的 Wnt 信號(hào)通路，還抑制了 β-catenin 的靶基因表達(dá)，在 NTZ 處理過的 SW480 細(xì)胞中，35%的基因，包括 AXIN2，ID2，WNT6，WNT11，CDX2 和 ZNRF3 都被有效的抑制，而且 NTZ 治療可顯著減少小鼠微腺瘤和大腺瘤數(shù)目，TNZ 治療的腺瘤還表現(xiàn)出 β-catenin 明顯減少的特征。值得注意的是，NTZ 的治療并沒有顯著減少體重或引起正常腸道形態(tài)的明顯改變。（圖1） 

圖1. NTZ抑制Wnt/β-catenin信號(hào)通路（圖片來(lái)源《Nature Chemical Biology》）

NTZ 能夠劑量依賴性的降低 6BIO 刺激的 293FT 細(xì)胞和 APC 突變的結(jié)腸癌細(xì)胞中的 β-catenin 水平。β-catenin 水平降低發(fā)生在蛋白水平上，該過程可被蛋白酶抑制劑 MG132 阻斷，但沒有發(fā)現(xiàn) CTNNB1 mRNA 的減少。隨后的實(shí)驗(yàn)表明，NTZ 介導(dǎo)的 β-catenin降解是依賴于蛋白酶而與泛素化過程無(wú)關(guān)。（圖2）

圖2.NTZ促進(jìn)β-catenin的降解（圖片來(lái)源《Nature Chemical Biology》）

PADs 是一類催化蛋白精氨酸殘基轉(zhuǎn)變?yōu)楣习彼釟埢�的酶家族，小分�?NTZ 通過靶向 PAD2，穩(wěn)定 PAD2 蛋白，增加 PAD2 對(duì) β-catenin 瓜氨酸化，進(jìn)而抑制 β-catenin 信號(hào)通路。（圖3）多種研究表明 PAD2 可以阻斷 Wnt/β-catenin 通路依賴的細(xì)胞的生長(zhǎng)，抑制被 Wnt 激活的癌細(xì)胞的生長(zhǎng)。此外，過表達(dá) PAD2 能有效的抑制 SW480 和 HCT116 細(xì)胞中軟瓊脂克隆的形成，但不能抑制 CTNNB1 基因缺失的 HCT116 細(xì)胞中軟瓊脂克隆的形成。（圖4）

圖3. NTZ直接靶向的PAD2與β-catenin相互作用使β-catenin瓜氨酸化（圖片來(lái)源《Nature Chemical Biology》）

圖4. PAD2抑制被Wnt激活的癌細(xì)胞的生長(zhǎng)（圖片來(lái)源《Nature Chemical Biology》）

M君有話說：

該研究通過篩選發(fā)現(xiàn)小分子硝唑尼特（NTZ）可以顯著降低 β-catenin 蛋白水平并抑制 Wnt 信號(hào)通路活性。并利用化學(xué)蛋白組學(xué)技術(shù)確定肽�；�精氨酸脫亞氨酶2 (PAD2) 是 NTZ 促進(jìn) β-catenin 降解的功能靶標(biāo)蛋白，這將為腫瘤的防治提供新的思路與策略，促進(jìn)開發(fā)藥物新適應(yīng)癥。

參考文獻(xiàn)：

[1] Qu Y, et al. Small molecule promotes β-catenin citrullination and inhibits Wnt signaling in cancer. Nat Chem Biol. 2018, 14(1): 94-101.

相關(guān)產(chǎn)品

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XAV-939 是一種具有選擇性的 β-catenin 介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄抑制劑和軸蛋白的穩(wěn)定劑，能夠抑制端錨聚合酶 TNKS1 和 TNKS2 的活性，IC50值分別為11和4 nM。