Acta Pharmaceutica Sinica B：作为治疗靶点的ARF6：结构、机制和抑制剂

导读

ADP核糖化因子6(Arf6)是RAS超家族的一种小G蛋白，在胞吐、内吞、肌动蛋白重塑、质膜重组和囊泡运输等多种细胞活动中发挥重要作用。ARF6通过激活细胞的运动和侵袭来调节癌症的进展。Arf6的异常激活是一个潜在的治疗靶点。本文旨在了解Arf6的综合功能，为今后的癌症治疗提供理论依据。现就Arf6GEF、蛋白质结构及其在癌症中的作用作一综述。了解Arf6介导的癌细胞生长和存活的机制是至关重要的。讨论了Arf6的结构特征及其研究进展，为发现新型的蛋白质相互作用抑制剂提供了理论依据。此外，表中还列出了Arf6抑制剂及其作用机制。这篇综述进一步强调了Arf6在耐药中的重要作用，并试图提供Arf6在癌症治疗中的前景。

论文ID

题目：Arf6 as a therapeutic target: Structure, mechanism, and inhibitors

译名：作为治疗靶点的ARF6：结构、机制和抑制剂

期刊：Acta Pharmaceutica Sinica B                                   

IF：14.5    

发表时间：2023.10

通讯作者单位: 沈阳药科大学

DOI号：https://doi.org/10.1016/j.apsb.2023.06.008

主要内容

ADP核糖化因子(ARF)是RAS超家族的成员，是调节细胞骨架和膜运输的鸟嘌呤核苷酸结合蛋白。Arf家族包括哺乳动物细胞中的六种亚型，根据其同源性可分为三类。I类(Arf1、Arf2和Arf3)(人类缺乏Arf2)和II类(Arf4和Arf5)定位于内质网。Arf6(III类)的定位是质膜和内体，与其他成员不同。ARF6参与细胞表面肌动蛋白的细胞骨架组织。它在胞吐、内吞、质膜重组等过程中发挥重要作用。像其他小的GTP酶一样，Arf6以两种形式存在：鸟苷三磷酸(GTP)-Arf6和鸟苷二磷酸(GDP)-Arf6。前者是其活性形式，后者与酶催化反应生成前者用于其作用。Arf6在与GDP结合和与GTP结合之间的循环受到调节器的严格调节。从机制上讲，GAP(Arf6 GTPase激活蛋白)和GEF(Arf6鸟嘌呤核苷酸交换因子)都可以取代GDP，并允许GTP与活性Arf6结合。在细胞的静止状态下，存在的形式是GDP-ARF6。当细胞被激动剂刺激时，GDP通过Arf6 GEF交换为GTP。GEF分为3个家族：细胞粘附素家族、EFA6家族和BRAG家族。然后，结合GTP的活性形式的Arf6与其效应器相互作用，并被Arf6间隙转化为非活性形式。GAP分为4个家族：GIT、SMAP、ARAP和ACAP家族。ARF6通过多种途径影响疾病，包括调节细胞分裂、极性、黏附等。7.在对癌细胞侵袭和转移的研究中，发现了Arf6的异常激活。

ARF6被认为是癌症治疗的潜在靶点。了解近年来Arf6激活的机制和抑制剂是一个有意义的方向。本文综述了Arf6及其效应物的结构和生物学功能，综述了Arf6激活的相关抑制剂在肿瘤治疗中的最新进展，并对基于药物增敏的Arf6抑制剂的开发进行了展望。    

Arf6GEF的结构

Arf6的作用和机制

恶性肿瘤细胞获得异常运动以侵入周围组织实质。极化的细胞反应允许癌细胞向前移动并沿着化学吸引剂梯度向上移动，这是多个肿瘤细胞的有效运动。ARF6调节细胞的极化形态、胞内转运和肌动蛋白重塑。这些研究表明，Arf6在极化上皮解体过程中确定极化结构。ARF6对PC12细胞突起生长的调节作用。FilGAP(也称为ARHGAP24)是rac1的一个间隙，被募集到质膜上，调节乳腺癌细胞伪足的形成。FilGAP通过Arf6的结合位点实现Arf6介导的动作重塑。这种结合对于调节伪足的长度是必要的。重要的是，FilGAP与激活的Arf6 Q67L结合，而不与非激活的Arf6 T27N结合。FilGAP的过表达诱导乳腺癌细胞的极性。FilGAP在癌细胞中的作用依赖于其与3，4，5-三磷酸磷脂酰肌醇和Arf6的结合。ARF6是决定上皮性囊肿组织结构的重要因素。上皮性囊肿中Arf6的缺失会导致细胞极性的丧失，使rac1失活和Rho激活显著增加。Rac1刺激可挽救MDCKArf6si囊肿极性倒置。Arf6的激活导致黏附连接的解体和膜的褶皱，这是由PIP2的产生所介导的。E-钙粘附素可以通过内化到细胞质来影响这一效应。黏附连接的解体增加了迁移能力。Arf6(T27N)失活调节黏附连接并增强上皮表型。受Arf6调控的E-钙粘附素负责黏附连接的分解。然后，它与Nm23-H1相互作用并招募Nm23-H1，一种核苷二磷酸激酶。在这个过程中，rac1活性形式的细胞水平降低。在以后的时间里，细胞开始分散。ARF6与细胞内转运和肌动蛋白重塑有关。在肾脏近端小管，Arno和Arf6被聚集到内膜上，这与内膜酸化程度有关。    

Arf6在膜转运和细胞增殖中的作用和机制

ARF是w20-kD的鸟嘌呤核苷酸结合蛋白，其结构可命名为Switch I、Switch II和InterSwitch区域。活性的Arf形式，而不是非活性的Arf形式，可以结合由于结构元素构象不同而产生的人类效应蛋白。只有GTP结合的ARF6与效应器结合，并利用GTP结合能量来稳定开关区域。了解Arf6和Arf6-co络合物的结构有助于抑制剂的设计。

有几个区域对于Arf6与效应器的关联至关重要。Arf6的叠加排除了开关I(作为Arf6残基32e48)、开关间环(作为Arf6残基53e60)和开关II(作为Arf6残基65e80)。开关I也被命名为“效应器”循环。开关II是螺旋本身和螺旋之前的环。开关间区包括连接螺旋和链的环。开关I和II区域是调节Arf6与效应器相互作用的主要部位。Ser38协调核苷酸结合位点的配置，从而驱动Glu50形成氢键替代相互作用。突变的Ser38降低了GDP的解离率。开关I区和开关间区的相互作用形成有序的b-链。ARF6的激活与开关间区的重排密切相关。交换机间的Thr53和Lys58分别通过其N端和C端调节开关I/II区。Arf6-GDP的Switch II区具有很高的柔性，在Switch II区附近有弱接触。    

Arf1和Arf6的序列非常相似。令人惊讶的是，Arf6-GDP主要定位于质膜，而Arf1-GDP主要定位于胞浆。Arf1-GTP复合体与膜相互作用的N-末端比Arf1短，这增加了Arf1-GTP复合体与膜相互作用的可能性。Ser38(Ile42相当于Arf1中的残基)控制着Arf6与GDP的结合特性，这是Arf GEF区分Arf1和Arf6的原因。N-末端折叠成a-螺旋。缺失的Arf6残基不会缩短螺旋，而是缩短了连接螺旋的连接子。确定了Arf-GTP/效应器的几种结构。总结与膜相互作用的表征是很有必要的。结构特征表明，膜是由Arf与效应络合物的多组分相互作用形成的。这些复杂的模型有助于理解Arf6的调控。

ARF6的结构特点

总结

Arf6在耐药中起着至关重要的作用。抑制Arf6的激活在细胞毒性和肿瘤生长中起重要作用。尽管具体机制尚不清楚，但研究表明，药物或分子阻断Arf6通路可以提高抗肿瘤药物的有效性。这一观点扩大了Arf6抑制剂的使用，以协同治疗药物的效果，并为设计双靶点分子开辟了前景。虽然研究偶然发现了首个Arf6和RAS双重抑制剂，但要合理选择双重靶点的组合，还需要对Arf6的作用有更深入的认识。    

原文链接

https://doi.org/10.1016/j.apsb.2023.06.008

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