全新蛋白酶體CT-L抑制劑的篩選和優(yōu)化及其在改善乳腺癌中的應(yīng)用價(jià)值

由美國(guó)莫菲特腫瘤研究中心的Sevil Ozcan、Saïd M. Sebti發(fā)表的名為“Oxadiazole-isopropylamides as Potent and Noncovalent Proteasome Inhibitors”的論文中，研究人員通過(guò)高通量篩選ChemBridge化合物庫(kù)發(fā)現(xiàn)了能改善乳腺癌的全新CT-L非共價(jià)抑制劑。

ATP依賴(lài)的泛素−蛋白酶體途徑負(fù)責(zé)調(diào)控真核細(xì)胞中蛋白質(zhì)的降解。其中，26S蛋白酶體是一個(gè)由19S調(diào)節(jié)復(fù)合物（RP）和20S核心顆粒（CP）組成的多功能復(fù)合物。該蛋白酶體介導(dǎo)的三種主要催化反應(yīng)，分別是：肽酰谷氨酰肽水解（PGPHL）、胰蛋白酶樣水解（T-L）和糜蛋白酶樣水解（CT-L）。其中，CT-L在凋亡和抑癌蛋白的降解中發(fā)揮重要作用。因此，研究人員想開(kāi)發(fā)具有良好抑瘤效果的新型CT-L抑制劑。研究人員從ChemBridge化合物庫(kù)中篩選出新型CT-L抑制劑，并進(jìn)行了進(jìn)一步的活性和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

圖1.A：苗頭化合1和先導(dǎo)化合物11ad的結(jié)構(gòu)和IC50。
 

現(xiàn)有的蛋白酶體抑制劑是通過(guò)醛基、硼酸酯、乙烯砜和環(huán)氧酮通過(guò)共價(jià)修飾與CT-L發(fā)揮作用的，但對(duì)癌癥細(xì)胞和正常細(xì)胞沒(méi)有選擇性。本文研究人員以各種化合物對(duì)癌癥細(xì)胞中CT-L的活性抑制為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行篩選，最后從ChemBridge化合物庫(kù)中篩選出新型CT-L抑制劑，并在美國(guó)癌癥研究協(xié)會(huì)會(huì)議中公布。
 

圖2.研究人員首次在美國(guó)癌癥研究協(xié)會(huì)會(huì)議中公布了新型CT-L抑制劑及其結(jié)構(gòu)。
 

為了驗(yàn)證化合物1與CT-L的結(jié)合方式，研究人員將化合物1和CT-L共價(jià)結(jié)合抑制劑Lactacystin與20S蛋白酶體孵育，并通過(guò)測(cè)定CT-L的透析結(jié)合，判斷化合物1與CT-L結(jié)合的可逆性。結(jié)果顯示，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，化合物1處理的CT-L開(kāi)始恢復(fù)活性，說(shuō)明化合物1和CT-L是非共價(jià)結(jié)合的。

圖3.透析實(shí)驗(yàn)揭示化合物1與CT-L發(fā)生非共價(jià)結(jié)合。

隨后，研究人員對(duì)化合物1進(jìn)行了結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。發(fā)現(xiàn)在A環(huán)上增加對(duì)位的碳原子數(shù)，比如把甲基替換為乙基有更好的活性，而使用芳雜環(huán)替代B苯環(huán)也能夠提高活性。于是，研究人員優(yōu)化得到化合物11ad。

圖4.化合物1的結(jié)構(gòu)優(yōu)化思路及優(yōu)化得到的化合物11ad結(jié)構(gòu)

最后，研究人員對(duì)優(yōu)化得到的化合物11ad的CT-L抑制活性在乳腺癌細(xì)胞上進(jìn)行測(cè)評(píng)。研究人員分別用不同濃度化合物1和化合物11ad處理乳腺癌細(xì)胞系MDA-MB-231，并檢測(cè)其對(duì)CT-L和細(xì)胞活力的影響。結(jié)果顯示，化合物11ad對(duì)乳腺癌細(xì)胞的CT-L活性和細(xì)胞活力有很好的抑制作用，能夠顯著抑CT-L，并改善乳腺癌。

圖5.化合物1和化合物11ad對(duì)CT-L和乳腺癌抑制活性的對(duì)比

在本研究中，研究者提出蛋白酶體CT-L抑制劑在改善癌癥中的應(yīng)用價(jià)值。隨后，研究者以抑制CT-L的活性作為原則，進(jìn)行化合物篩選，并從ChemBridge化合物庫(kù)中篩選出新型CT-L抑制劑化合物1，通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化得到先導(dǎo)化合物11ad。最后，研究者發(fā)現(xiàn)化合物11ad能夠作為新型的CT-L抑制劑，應(yīng)用在改善乳腺癌中。

AbMole（奧默生物）是ChemBridge在中國(guó)的唯一官方指定合作伙伴。

鳴謝：Sevil Ozcan，Saïd M. Sebti et al. J Med Chem. 2013 May 23;56(10):3783-805..