靶向自噬相关蛋白ATG4B小分子抑制剂的发现和研究
细胞自噬是真核生物中高度保守的对细胞内物质进行运输的重要过程。通过自噬将细胞内一系列受损的细胞器、折叠错误的蛋白质和病原体运送到溶酶体中进行消化和降解，从而为细胞提供营养和能量。细胞自噬同细胞凋亡和细胞衰老一样，是十分重要的生物现象，参与真核生物的生长，发育等多个阶段。自噬由诸多自噬相关蛋白和蛋白复合物严格控制，每种蛋白负责调控自噬启动与形成的不同阶段。其中自噬相关蛋白ATG4B，通过剪切自噬核心蛋白LC3的末端氨基酸促进LC3的脂化和去脂化从而影响自噬体的形成，在自噬调控过程中发挥着重要的作用。研究表明，ATG4B通过调控自噬与癌细胞的生长和抗癌药物的耐药性密切相关。抑制ATG4B蛋白的活性将会导致自噬受损，因此ATG4B成为一个有吸引力的治疗癌症的靶点。 靶向ATG4B抑制剂的研究已有报道，例如罗氏发现的共价化合物FMK9a，中山大学虚拟筛选发现的S130等。但是关于ATG4B抑制剂的研究目前仍处在早期阶段，一方面缺乏高效、标准的筛选体系；另一方面部分ATG4B抑制剂存在活性弱、细胞数据缺乏和靶标选择性差等缺点。因此，本课题的研究目的是发现更有前途的新型靶向ATG4B的小分子抑制剂。 本课题基于ATG4B酶切底物LC3B的作用原理，优化建立了靶向ATG4B小分子抑制剂的HTRF高通量筛选方法。利用该方法从实验室2000个化合物中筛选发现了一种结构新颖的化合物DC-ATG4in，IC50=3.08±0.47μM。SDS-PAGE凝胶电泳实验验证了DC-ATG4in抑制ATG4B切割底物LC3B的活性。蛋白质质谱、核磁共振氢谱和表面等离子共振等实验证明了DC-ATG4in与ATG4B非共价结合，KD=14.33±1.52μM。通过WesternBlot和免疫荧光实验证明了DC-ATG4in作为自噬抑制剂，阻断索拉菲尼诱导的肝癌细胞自噬的激活。更重要的是，DC-ATG4in和索拉菲尼的联合用药证明了二者联用在肝癌细胞上具有协同增敏作用。 综上所述，本课题一方面成功建立了靶向ATG4B小分子抑制剂的HTRF高通量筛选平台，获得了结构新颖的化合物DC-ATG4in，证明了DC-ATG4in具有抑制ATG4B切割底物LC3B的活性。DC-ATG4in的发现丰富了现有ATG4B小分子抑制剂的结构多样性，新化学支架为将来开发更有效的ATG4B抑制剂提供了一个新的方向。另一方面DC-ATG4in抑制细胞自噬的发生，与索拉非尼的联合使用增强了索拉非尼对肿瘤细胞的杀伤作用。靶向ATG4B蛋白抑制抗癌药物诱导的自噬，增强肿瘤细胞对抗癌药物的敏感性，可能是临床潜在的癌症治疗新策略。
ATG4B抑制剂;DC-ATG4in;自噬相关蛋白;索拉菲尼;癌症治疗
烟台大学
硕士
药学
赵克浩;罗成
2023
中文
R943
2023-08-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）