蛋白磷酸酶是一類以蛋白質(zhì)為底物使其去磷酸化的酶,與蛋白激酶的磷酸化作用剛好相反,二者共同調(diào)節(jié)生物體內(nèi)各種蛋白質(zhì)的磷酸化水平,在生物信號(hào)傳遞中發(fā)揮著重要的作用。最近的研究表明,一些蛋白磷酸酶的功能異常與腫瘤、糖尿病和自身免疫性疾病等都有著密切的關(guān)聯(lián)。不同于蛋白激酶的研究,目前對(duì)于蛋白磷酸酶在體內(nèi)調(diào)控機(jī)制的理解尚淺,且缺乏高活性和特異性的小分子蛋白磷酸酶抑制劑作為化學(xué)探針,因此以蛋白磷酸酶為靶標(biāo)開(kāi)發(fā)治療藥物的研究一直進(jìn)展緩慢。近年來(lái),一系列作用于蛋白磷酸酶催化位點(diǎn)以外的小分子變構(gòu)抑制劑逐漸被發(fā)現(xiàn),為蛋白磷酸酶的研究帶來(lái)新的進(jìn)展,綜述這些新的蛋白磷酸酶變構(gòu)抑制劑的研究進(jìn)展,重點(diǎn)介紹與疾病相關(guān)且作用位點(diǎn)明確的小分子抑制劑,簡(jiǎn)要介紹其發(fā)現(xiàn)過(guò)程,以期為更多的蛋白磷酸酶變構(gòu)抑制劑的研究工作帶來(lái)啟發(fā)。 

【文章來(lái)源】：藥學(xué)進(jìn)展. 2020,44(08)

【文章頁(yè)數(shù)】：13 頁(yè)

【部分圖文】：

化合物2與PTP1B變構(gòu)位點(diǎn)的結(jié)合模式[5]

肝臟再生磷酸酶（phosphatases of regenerating liver,PRL）主要有PRL-1、PRL-2和PRL-3等3個(gè)亞型，分別由PTP4A1、PTP4A2、PTP4A3基因編碼[26]，三者基因序列高度相似[71]。有證據(jù)表明PRL在促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移侵襲過(guò)程中有重要的作用[72-75]，并在多種腫瘤中高表達(dá)[76]。由于PRL催化區(qū)十分平坦，沒(méi)有明顯的小分子結(jié)合口袋，并且與其他PTP家族蛋白的催化區(qū)高度相似，因此給PRL選擇性抑制劑的設(shè)計(jì)帶來(lái)挑戰(zhàn)。值得慶幸的是，PRL蛋白在細(xì)胞內(nèi)需要通過(guò)相互結(jié)合形成同源三聚體才能發(fā)揮促進(jìn)細(xì)胞遷移的功能[75],Bai等[19]根據(jù)這一特點(diǎn)，通過(guò)虛擬篩選的方法發(fā)現(xiàn)了作用在三聚體交界面的變構(gòu)抑制劑17，其在10μmol·L-1濃度下可抑制PRL1過(guò)表達(dá)細(xì)胞增殖和遷移，能有效地在體外和小鼠移植瘤模型中抑制腫瘤生長(zhǎng)；在共晶結(jié)構(gòu)中，其類似物Analog-3(18）與PRL1單體結(jié)合在三聚體的交界面上（見(jiàn)圖3）。7 野生型p53誘導(dǎo)磷酸酶變構(gòu)抑制劑

含Src同源2結(jié)構(gòu)域蛋白酪氨酸磷酸酶（Src homology 2 domain containing protein tyrosine phosphatase,SHP2）由PTPN11基因編碼，其結(jié)構(gòu)包含N端的2個(gè)Src同源2結(jié)構(gòu)域（N-SH2和C-SH2domains）和C端的1個(gè)具有催化功能的PTP結(jié)構(gòu)域。在通常狀態(tài)下，N端的SH2結(jié)構(gòu)域會(huì)與PTP結(jié)構(gòu)域相互作用形成一種自抑制的構(gòu)象，當(dāng)SH2結(jié)構(gòu)域與酪氨酸磷酸化的生長(zhǎng)因子受體結(jié)合后會(huì)解除SHP2的自抑制構(gòu)象，形成開(kāi)放的活化狀態(tài)從而激活PTP結(jié)構(gòu)域的去磷酸化功能�；罨腟HP2可以激活RAS-細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（extracellular signalregulated kinase,ERK）信號(hào)通路，因此SHP2是諸多蛋白激酶通路上的重要調(diào)控蛋白[41-42]。最近也有研究表明，SHP2可以通過(guò)結(jié)合程序性死亡受體1(programmed cell death protein 1,PD-1）和B、T淋巴細(xì)胞衰減因子（B-and T-lymphocyte attenuator,BTLA）等抑制性的免疫檢查點(diǎn)來(lái)調(diào)節(jié)T細(xì)胞的活化[43]。同時(shí)，PTPN11基因的突變導(dǎo)致SHP2蛋白的持續(xù)激活在多種人類發(fā)育性疾病和癌癥中都被發(fā)現(xiàn)，如白血病[44-45]、努南綜合征[46]等，因此被認(rèn)定為是原癌基因。早期針對(duì)其PTP結(jié)構(gòu)域的抑制劑同樣存在選擇性差、活性低、成藥性差等缺點(diǎn)。2016年，諾華（Novartis）公司報(bào)道了化合物SHP099(7,IC50=0.071μmol·L-1），該化合物不同于以往的SHP2抑制劑，共晶研究發(fā)現(xiàn)它能結(jié)合到2個(gè)SH2結(jié)構(gòu)域和PTP結(jié)構(gòu)域三者之間（稱作“隧道”位點(diǎn)），使SHP2穩(wěn)定在關(guān)閉的自抑制構(gòu)象上（見(jiàn)圖2），從而抑制SHP2的活性[10-11]。這一獨(dú)特的作用方式使SHP099成為首個(gè)高效、可口服、選擇性好的SHP2抑制劑。在隨后的研究中，F(xiàn)odor等[9]又發(fā)現(xiàn)了SHP2結(jié)構(gòu)上的另一個(gè)變構(gòu)位點(diǎn)——“門閂”位點(diǎn)，該位點(diǎn)位于N-SH2結(jié)構(gòu)域和PTP結(jié)構(gòu)域交界面之間，同樣可以穩(wěn)定SHP2的自抑制構(gòu)象（見(jiàn)圖2），針對(duì)該位點(diǎn)篩選得到變構(gòu)抑制劑SHP244(8，對(duì)SHP21-525的IC50為60μmol·L-1），其作為苗頭化合物經(jīng)進(jìn)一步改造后，抑制活性有所提升，但該位點(diǎn)的抑制劑活性相較作用于“隧道”位點(diǎn)的抑制劑仍然較弱，盡管如此，新的位點(diǎn)也具有很好的開(kāi)發(fā)潛力，對(duì)未來(lái)解決可能出現(xiàn)的變構(gòu)位點(diǎn)突變產(chǎn)生耐藥的情況有所幫助。最近，諾華公司的SHP2變構(gòu)抑制劑開(kāi)發(fā)又有了新的進(jìn)展，在接連發(fā)表的2篇文章中，諾華公司對(duì)SHP099進(jìn)行了進(jìn)一步改造，進(jìn)一步擴(kuò)充了“隧道”位點(diǎn)變構(gòu)抑制劑的化合物庫(kù)，開(kāi)發(fā)了一系列活性更高、藥物代謝性質(zhì)更好的化合物，目前TNO155(9）已處于Ⅰ期臨床試驗(yàn)中，這充分說(shuō)明了磷酸酶的變構(gòu)抑制劑具有很大的藥物開(kāi)發(fā)潛力[7-8]。在SHP099被報(bào)道之后，越來(lái)越多的研究機(jī)構(gòu)和醫(yī)藥企業(yè)開(kāi)始致力于SHP2變構(gòu)抑制劑的研發(fā)，SHP2也成為明星靶點(diǎn)。Xie等[12]在SHP2的“隧道”位點(diǎn)關(guān)鍵位置引入與疾病相關(guān)的E76A突變，利用SHP2E76A持續(xù)激活的蛋白來(lái)篩選有效的變構(gòu)抑制劑，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)改造得到的化合物10（對(duì)SHP2E76A的IC50為0.71μmol·L-1）能有效抑制絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase,MAPK）信號(hào)通路。Nichols等[13]發(fā)現(xiàn)SHP099的類似物RMC-4550(11,IC50=0.58 nmol·L-1）可以對(duì)BRAF第3類突變、神經(jīng)纖維瘤蛋白1(neurofibromin 1,NF1）缺失以及KRAS(G12C)等依賴GTP激活RAS-MAPK通路的癌癥驅(qū)動(dòng)基因產(chǎn)生抑制，目前Revolution Medicines公司的RMC-4630也已處于Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗(yàn)階段。3 淋巴酪氨酸磷酸酶變構(gòu)抑制劑


本文編號(hào)：3052652