STTT | 浙江大学孙毅团队发现可诱导肺癌细胞凋亡和放射增敏的小分子抑制剂

蛋白质类泛素化是由类泛素化激活酶(NAE, E1)、E2偶联酶和E3连接酶催化的。在各种类型的人类癌症中，类泛素化途径异常激活。之前的研究发现类泛素修饰E2 UBE2F在肺癌中是一个很有前景的治疗靶点。虽然NAE抑制剂MLN4924/pevonedistat目前正在作为抗癌药物进行临床研究，但目前还没有选择性靶向UBE2F的小分子。

2022年10月17日，浙江大学孙毅团队在Signal Transduction and Targeted Therapy（IF=38）在线发表题为“A small molecule inhibitor of the UBE2F-CRL5 axis induces apoptosis and radiosensitization in lung cancer”的研究论文，该研究表明UBE2F-CRL5轴的小分子抑制剂可诱导肺癌细胞凋亡和放射增敏。该研究首次报道了通过基于结构的虚拟筛选和化学优化，发现一个小分子，命名为HA-9104。HA-9104与UBE2F结合，降低其蛋白水平，从而抑制cullin-5类泛素化。

cullin-5类化修饰的阻断使cullin-RING连接酶-5 (CRL5)失活，导致CRL5底物NOXA积累，诱导细胞凋亡。此外，HA-9104似乎通过其7-azaindole基团形成DNA加合物，诱导DNA损伤和G2/M阻滞。生物学上，HA-9104有效抑制肺癌细胞的生长和存活，并在体外细胞培养和体内异种移植肿瘤模型中给予放射增敏作用。总之，该研究发现了一个名为HA-9104的小分子，它可以靶向UBE2F-CRL5轴，单独或与辐射结合具有抗癌活性。

通过类泛素化进行的蛋白质修饰通过将泛素样肽NEDD8共价连接到底物蛋白来调节底物蛋白的稳定性、活性或功能。类泛素修饰的生理底物是cullins，一个蛋白质家族，作为分子支架负责组装cullin-RING连接酶(CRLs)。典型的类泛素化修饰是由三种酶依次催化的。NEDD8在ATP存在的情况下被E1 NEDD8激活酶激活，然后通过硫酯键转移到E2 NEDD8结合酶。最后，E3连接酶结合NEDD8负载的E2和一个底物(如cullin)，促进NEDD8共价连接到cullin上的赖氨酸残基，导致CRLs的激活。

在哺乳动物细胞中，有一个单一的E1 (NAE)，由催化亚基UBA3/ NAEβ和调节亚基APPBP1/NAE1组成；两个E2s UBE2F和UBE2M(也称为UBC12)，以及几个E3s。UBE2F与SAG/RBX2结合促进cullins -5类泛素化，而UBE2M与RBX1结合促进cullins1-4类泛素化。Cullin类泛素化可以触发Cullin的构象变化来激活CRLs。CRLs是E3泛素连接酶中含有多组分的最大家族，可通过UPS降解约20%的注定要被蛋白酶体降解的细胞蛋白质，从而调节许多关键的生物学过程，包括细胞周期进展、DNA复制和修复、信号转导和肿瘤发生。

过去十年积累的大量研究数据表明，在许多人类癌症中，类泛素化通路通过NEDD8、UBE2F、UBE2M、SAG/RBX2的过表达而过度激活，这往往与患者生存期较差有关。因此，类泛素化途径可以作为一个有吸引力的抗癌靶点。事实上，MLN4924，也被称为pevonedistat，是一类NAE抑制剂，已经在许多I-III期临床试验中用于白血病、淋巴瘤、黑色素瘤和几种晚期实体瘤患者，包括基于作者之前的研究，pevonedistat +多西他赛用于晚期非小细胞肺癌患者(NCT03228186)的II期试验。

考虑到MLN4924作为一种NAE抑制剂，可以抑制整个类泛素化途径，而类泛素化途径是许多生理过程所必需的，它的细胞毒性副作用似乎不可避免。到目前为止，距离第一篇报道已经过去了13年，pevonedistat仍是一种疗效和安全性尚未得到充分证明的研究药物。2020年7月，FDA授予pevonedistat作为治疗高风险骨髓增生异常综合征(HR-MDS)患者的突破性疗法指定。然而，PANTHER (Pevonedistat-3001) III期研究最近因未达到无事件生存期的主要终点而终止。因此，针对类泛素化途径下游酶的小分子抑制剂的发现，理论上应该具有更高的特异性和选择性，并减少副作用。

文章模式图（图源自Signal Transduction and Targeted Therapy ）

最近的研究证实了类泛素化E2 UBE2F是肺癌的一个有吸引力的靶点。然而，目前还没有UBE2F的小分子抑制剂报道。在本研究中，作者报道了通过基于结构的虚拟筛选和多轮基于化学的优化，发现了这样一个小分子，命名为HA-9104。HA-9104通过靶向UBE2F-CRL5轴并引起DNA损伤，诱导肺癌和胰腺癌细胞凋亡和G2/M阻滞，具有较强的生长抑制和放射增敏活性。因此，HA-9104可能作为未来发展为一类新的抗癌剂或放射增敏剂的化学原型。

原文链接：

https://doi.org/10.1038/s41392-022-01182-w

转自：“iNature”微信公众号

如有侵权，请联系本站删除！