2020-12-24 17:00 來源：澎湃新聞·澎湃號·政務
近日，香港大學化學系李祥課題組和清華大學醫學院李海濤團隊合作於J. Am. Chem. Soc.上發表了文章Selective Targeting of AF9 YEATS Domain by Cyclopeptide Inhibitors with Preorganized Conformation，開發AF9 YEATS結構域首個高選擇性環肽抑制劑。該環肽抑制劑表現出38倍選擇性，在細胞層面上能特異性靶向AF9 YEATS結構域並能降低相關致癌基因的表達。
此前，作者於2018年在Nature Chemical Biology上首次報導了一類靶向AF9和ENL YEATS結構域的高效、特異性抑制劑XL-13a，但是由於AF9和ENL的YEATS結構域非常相似，抑制劑只表現出3-5倍的選擇性。基於此，作者通過結構分析， 利用共價鍵取代分子內氫鍵，設計併合成出了一系列環肽抑制劑，其中活性最好的JYX-3表現出了0.41 μM的活性，其選擇性則更是高達38倍之多。
圖1. 環肽抑制劑的設計策略以及相應蛋白結構
通過結構比較，作者發現在Loop 8區域上AF9和ENL表現出了一定的不同特性。與AF9相比，Loop 8在ENL中會形成更多的分子內氫鍵，導致整個結構具有更大的剛性，從而不易接受外來的配體分子。此外Cbz基團會與AF9 Loop 8中的兩個組氨酸形成π堆積結構從而增強相互作用，而相對應的位置在ENL中則是兩個天冬醯胺並沒有發現π堆積結構的存在。這些結構上的發現預示著Loop 8區域將會是實現抑制劑高選擇性的關鍵點。
為了驗證這一假設，作者首先做了相應的SAR研究，通過採用不同的基團取代原有Cbz基團，設計合成出了一系列環肽抑制劑類似物，最終發現Cbz基團仍然是最佳結構。為了進一步闡述Cbz對抑制劑選擇性的貢獻，作者又相繼對AF9和ENL YEATS結構域進行了突變，獲得了相對應的雙突變體AF9NN和ENLHH。活性結果表明，其選擇性竟然相應地實現了反轉，由原先的38倍選擇性變成了0.25倍。無論是SAR還是蛋白突變體的研究都進一步闡述了Cbz基團與組氨酸形成的π堆積結構對環肽抑制劑選擇性的決定作用。
圖2. JYX-3對AF9的高選擇性以及細胞層面的作用
接下來，作者對JYX-3開展了細胞層面的活性研究。在活細胞內熱穩定性遷移實驗（Cellular Thermal Shift Assay，CETSA）中， JYX-3顯示出良好的細胞通透性，並能特異性地靶向細胞內源的AF9而不會作用於內源的ENL蛋白。此外，作者又利用螢光漂白恢復技術（Fluorescence Recovery after Photobleaching，FRAP）證明了JYX-3能有有效阻止AF9與染色質的結合，而相應地對ENL卻沒有明顯作用，進一步驗證了其在細胞層面上的選擇性。更重要的是，ChIP-qPCR和RT-PCR實驗表明在HeLa細胞系中，JYX-3處理會阻礙AF9和其靶基因（MYC和PABPC1）的結合併顯著性降低這些致癌基因的表達。
此項研究近期發表於J. Am. Chem. Soc.，李祥組博士研究生薑益翔、李海濤組研究助理陳國超以及李祥組李曉萌博士為共同第一作者，李祥教授和李海濤教授以及各自課題組的李歆博士和李元元博士為共同通訊作者。
香港大學化學系李祥實驗室長期致力於開發新穎化學方法以探究表觀遺傳學領域的相關問題，重點關注在解析組蛋白修飾的調節機制和它們的生物學意義。課題組擅長開發化學工具，並綜合運用蛋白質組學、生物化學、細胞生物學、生物物理學等多種手段開展研究。近年的工作重點主要包括：1）開發光親和性探針（photoaffinity probe）尋找新型組蛋白修飾的調控酶和效應蛋白；2）表徵新型組蛋白修飾對核小體及染色體動態結構的影響；3）靶向組蛋白修飾相關蛋白化學探針的開發。
原文連結：
https://dx.doi.org/10.1021/jacs.0c10324
本文轉載自公眾號「BioArt」（BioGossip）
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原標題：《【科技前沿】李祥/李海濤組合作開發首個高選擇性AF9 YEATS結構域環肽抑制劑》
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