杰青最新JBC文章解析癌症重要靶标

【字体: 时间:2010年12月20日 来源:生物通

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  来自中科院上海药物研究所,华东理工大学药学院等处的研究人员首次发现了稳定无活性维甲酸X受体(RXR)四聚体构象的天然小分子,RXR被认为是治疗癌症和代谢性疾病的重要药物作用靶标之一。这一成果为RXR拮抗剂的设计筛选提供了新的重要研究思路,研究成果公布在J. Biol. Chem.杂志上。

  

生物通报道:来自中科院上海药物研究所,华东理工大学药学院等处的研究人员首次发现了稳定无活性维甲酸X受体(RXR)四聚体构象的天然小分子,RXR被认为是治疗癌症和代谢性疾病的重要药物作用靶标之一。这一成果为RXR拮抗剂的设计筛选提供了新的重要研究思路,研究成果公布在J. Biol. Chem.杂志上。

这项研究由药物所沈旭课题组与蒋华良及胡立宏课题组合作完成,其中沈旭研究员2002年回国,被聘为中国科学院上海药物所研究员,主要从事药物设计学、细胞分子生物学和化学生物学等领域研究。

RXR是核受体家族蛋白中的一员,在核受体调控信号通路中发挥重要作用。RXR能与三分之一的核受体家族蛋白形成异源二聚体,参与了包括细胞生长、分化、代谢和胚胎发育等许多重要生理过程的调节。因此,RXR被认为是治疗癌症和代谢性疾病的重要药物作用靶标之一。RXR主要由DNA结合结构域(DBD)和配体结合结构域(LBD)组成。多功能的LBD负责调控RXR二聚化、四聚化以及配体依赖的受体激活。RXR同源四聚体的解离被认为是RXR激活的第一步,而四聚体的形成也可以将细胞内过量的RXR以无活性的状态储存起来。

一般认为,RXR配体诱导RXR发生剧烈构象变化后将起始下游基因的转录,因此从结构上阐明RXR与其配体的作用将具有重要的理论意义,然而迄今为止,仍未见RXR与其拮抗剂形成的复合物晶体结构报道。

在这篇文章中,研究人员发现天然产物Danthron是RXRa特异性拮抗剂,并获得了RXRa-LBD/Danthron复合物晶体,成功解析了其结构,这是国际上RXR与其拮抗剂复合物晶体结构的首例报道,研究发现Danthron采用稳定无活性RXR受体四聚体构象方式拮抗RXRa的转录激活。研究所取得的成果将为RXR拮抗剂的设计筛选提供了新的重要研究思路。此外,由于Danthron是中药大黄的主要成分之一,大黄曾被发现具有抗糖尿病和抗癌的作用,但其作用机理尚不明确,因此该项研究还为中药大黄有效成分的相应药理作用提供了相关作用靶点信息。

除此之外,近期沈旭课题组还首次提出激活PP2Cα有可能成为治疗肝纤维化的新策略,并将发现的来源于植物绞股蓝的PP2Cα天然小分子激动剂NPLC0393作为抗纤维化药物研发的先导化合物。

肝纤维化(fibrosis of liver)是多种原因引起的慢性肝损害所致的病理改变,表现为肝内细胞外间质成分过度异常地沉积,并影响肝脏的功能,是慢性肝病发展到肝硬化必经之阶段。现认为肝纤维化尚有逆转至正常的可能,而肝硬化则否。目前研究的重点放在分子与分子、分子与细胞及细胞与细胞间的相互作用方面。在诊治方面虽然有一些进展,但仍缺乏确定有效的药物。肝纤维化及其终极阶段肝硬化是世界性的重大公共卫生难题。

研究人员发现在HSCs中过表达丝苏氨酸磷酸酶PP2Cα,当研究人员用筛选获得的其小分子激动剂NPLC0393处理细胞时证实NPLC0393不仅能够阻断TGFβ-Smad3和TGFβ-p38通路,而且能够显著抑制HSCs的增殖,并最终导致胞外基质的主要组分I型胶原的表达减少。此外,研究人员还在基于四氯化碳和胆管结扎诱导的肝纤维化小鼠模型研究中再度证实了NPLC0393有效的抗纤维化效果。

(生物通:万纹)

原文摘要:

Danthron functions as an RXR antagonist by stabilizing the receptor’s tetramers

Retinoic X receptor (RXR) is a promising target for drug discovery against cancer and metabolic syndromes. Here we identified a specific RXRα antagonist danthron from the traditional Chinese medicine rhubarb. Danthron repressed all the tested RXRα-involved response elements transcription, including RXRE, PPRE, FXRE and LXRE. Results from native PAGE and isothermal titration calorimetry (ITC) based assays indicated that danthron bound to the tetrameric RXRα-LBD in a specific stoichimetric ratio, and such a binding could influence the corepressor SMRT affinity to the receptor. Additionally, a unique tetrameric structure of apo RXRα ligand-binding domain (LBD) was determined, which exhibited a larger tetramer interface and different ligand-binding pocket size compared with the previously reported one. Together with the biochemical and biophysical results, the determined crystal structure of danthron-soaked RXRα-LBD suggested a new mechanism for danthron antagonism to tetrameric RXRα. Moreover, the in vivo efficient improvement of insulin sensitivity by danthron was observed in diet-induced obese (DIO) mice. Thus our findings were expected to supply new insights into the structural basis of RXRα antagonist for its further potential therapeutic application.

作者简介:

沈旭
1964 年 3 月生于安徽和县。 1995 年中国科学院上海药物研究所获博士学位, 1995-1997 年中科院福建物质结构研究所博士后研究,出站后到上海同济大学任副教授, 1999-2001 年日本大阪药科大学生物物理化学系 JSPS (日本学术振兴会)特别研究员,从事结构生物学研究,随后,去美国康奈尔大学医学院开展分子生物学方面的研究工作。 2002 年回国后被聘为中国科学院上海药物所研究员、博士生导师、课题组长至今,现任上海药物研究所药理第三研究室主任。

研究方向:
主要从事药物设计学、细胞分子生物学和化学生物学等领域研究

专家类别:
研究员;杰青

职务:
中科院上海药物所研究员、博士生导师、研究组长、药理三室主任

承担科研项目情况:
先后主持了多项国家高科技 “ 973” 项目子课题、 “ 863” 项目、国家自然科学基金、上海市科委重点和重大基金项目等

获奖及荣誉:
2004 年获上海市科技进步一等奖(第三完成人), 2005 年获 “ 国家杰出青年基金 ” , 2006 年获中国科学院 “ 研究生优秀导师 ” 称号和 “ 明治乳业生命科学奖 ” , 2006 年度入选 “ 新世纪百千万人才工程 ” 国家级人选。

沈旭课题组简介

本课题组主要开展基于大分子-小分子相互作用的药物设计研究,以生物物理化学和结构生物学为主要研究手段,采用 “ 多学科交叉 ” 的研究策略,通过研究大分子三维结构特征及大分子与配体间的相互作用,探索小分子调控及与之相关的生物信号传导途径。针对代谢性疾病( II 型糖尿病和高脂血症)、肝纤维化及艾滋病等重大疾病,开展药物先导结构发现研究。将现代生物物理技术(如表面等离子生物传感技术、高通量及高内涵筛选技术、热分析技术、 X -射线晶体衍射技术等)应用于药物筛选与评价研究中,所取得的成果已在新药研究中产生了一定的推动作用,具有积极的社会和科学意义。课题组始终加强国内外科研交流与合作,强调研究生的素质教育。几年来课题组共接待德国留学生、新加坡留学生多人, 研究生中有获中科院院长优秀奖学金、刘永龄奖学金、地奥 1 等奖学金、和药物所优秀研究生。 近年来,课题组在国际重要学术期刊(如 PNAS 、 JBC 、 JVI 、 Biochemistry 、 Cell Physiol Biochem 、 FEBS Lett 、 Curr Pharm Design 、 ChemBioChem 等)上发表学术论文 50 余篇,申请专利 12 项,获上海市科技进步一等奖一项。先后承担了多项国家高科技 “ 973” 项目子课题、 “ 863” 项目、国家自然科学基金、上海市科委重点和重大基金项目等。

药物筛选平台建设
本课题组针对创新药物发现需求,借助相应的细胞分子生物学的技术和方法,建立了基于 SPR 、荧光共振能量转移( FRET )、化学发光的荧光素酶报告基因检测和高敏感性酶联免疫吸附反应( ELISA )的高通量筛选模型及 Incell 高内涵药物筛选平台以确认活性分子、评价苗头化合物、确证和优化先导化合物。现有的 Biacore 3000 仪器广泛用于少量化合物筛选和靶标小分子相互作用研究及大分子相互作用确证等,而 Biacore S51 则能更多地用于高通量药物筛选。此外,利用 Incell Analyzer 1000 ,课题组成功建立了一系列高内涵筛选平台,可以定量研究荧光标记蛋白在细胞中的分布,用于筛选发现抗代谢类疾病和肝纤维化药物先导化合物。目前,课题组已建立了一系列围绕核激素受体、转录信号调控因子、代谢性疾病( II 型糖尿病,高脂血症)及严重传染性疾病(艾滋病, SARS )等作用靶点明确的体外分子与细胞模型筛选系统。基于这些系统,成功筛选出在分子水平上与药物靶标结合的活性分子,经过细胞水平确证,有些化合物活性已超过阳性化合物,取得的研究成果已申请专利或公开报道于国际性刊物。课题组积极开展所内外科研合作,在药物研发研究中,课题组热忱希望与国内外制药企业和公司紧密合作,共同攻关。  

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