华人科学家PNAS研发抗癌新武器

　　

生物通报道  来自辛辛那提儿童医院医学中心的研究人员在早期实验室测试中，利用一种实验性分子疗法成功阻断了一个蛋白质复合物难以靶向的区域，这一蛋白质复合物已知与几种类型侵润性癌症相关。

科学家们在2月4日的《美国科学院院刊》（PNAS）杂志上报告称，他们设计出了一种称作Y16的小分子抑制剂。在实验室测试中，这一抑制剂帮助阻止了培养的人类乳腺癌细胞扩散，尤其是与另一种称作Rhosin/G04的化合物联合使用时。

来自辛辛那提儿童医院医学中心癌症和血液病研究所的研究人员完成了此项研究，两个小分子抑制剂也是由他们开发。

领导这一研究的是辛辛那提儿童医院的郑毅（Yi Zheng）教授。郑毅教授是海外杰出的华人学者，35岁就曾获得美国田纳西大学终身教授职位，现为辛辛那提儿童医院实验血液学/癌症生物学系主任和首席研究员，是国际上小G蛋白研究的权威学者。

郑毅说：“我们正利用这项研究的结果来改进我们的化合物，在急性髓细胞性白血病和某些转移性肿瘤小鼠模型中对它们进行测试。尤其是在乳腺癌中，这一先导抑制剂靶向的信号通路极度活化。”

Y16和Rhosin/G04似乎均成功地靶向了G蛋白偶联Rho鸟苷酸交换因子(GEFs)，Rho GTPase细胞信号蛋白复合物的组成部分。具体说来是，化合物抑制了涉及蛋白质复合物中RhoA的细胞信号激活。

正常情况下，Rho GTPase复合物帮助维持细胞结构和功能调控，包括增殖和运动的微妙生物学平衡。当这一复合物发生功能失调时，可引起过度活跃的侵袭性细胞生长和癌症。

小分子抑制剂是一类可附着到蛋白质上，阻止它们与其他蛋白结合的微小有机化合物。其目的是阻断推动疾病的有害生物学信号通路激活，例如异常的Rho活性。以剂量依赖性方式，这些化合物理论上可以阻断促癌蛋白，且不会对健康细胞造成不必要的毒性。

研究人员面临的挑战是，要设计出一种能够附着到指定靶酶适当结合位点的化学结构。通常，只有具有足够深度疏水口袋的蛋白才会被视作“可用药物进行控制”。在他们的论文中，张毅和同事们表示这“显著地限制了药物发现努力的范围。”许多的G蛋白，包括RhoA的表面区域，主要是球形的，缺乏明显的结合口袋。

利用计算机药物设计和高通量分子筛查，张毅和同事们寻找了能够阻断G蛋白Rho GEFs的分子结构。他们想出了一种结构，其在计算机测试中似乎能够发挥作用。结果生成了Y16及衍生物，它们能够结合LARG（白血病相关Rho鸟苷酸交换因子）酶的一个关键接合位点。Y16化合物可阻止LARG酶激活RhoA。

计算机测试显示通过阻断LARG，Y16抑制了RhoA细胞信号激活，以及下游促进癌症生长的分子事件。这些计算机测试随后通过实验室实验进行了验证。抑制程度取决于研究人员所采用的剂量。

过去研究人员曾证实Rhosin/G04也可以靶向RhoA。当他们联合使用Y16和Rhosin/G04时，这一抑制效应显著增大。单独使用，Y16和Rhosin/G04将RhoA细胞信号活性减小大约50%。联合使用，化合物能够协同作用抑制乳腺癌细胞中的RhoA活性以及增殖潜能。在乳腺癌中，RhoA信号往往过于活化。

当对没有发生癌性转化的健康乳腺细胞进行测试时，Y16和Rhosin/G04没有影响细胞功能。

研究人员谨慎指出，还需要开展广泛的研究及进行验证，才能确定Y16和Rhosin/G04是否能应用于临床。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Small-molecule inhibitors targeting G-protein–coupled Rho guanine nucleotide exchange factors

The G-protein–mediated Rho guanine nucleotide exchange factor (GEF)–Rho GTPase signaling axis has been implicated in human pathophysiology and is a potential therapeutic target. By virtual screening of chemicals that fit into a surface groove of the DH-PH domain of LARG, a G-protein–regulated Rho GEF involved in RhoA activation, and subsequent validations in biochemical assays, we have identified a class of chemical inhibitors represented by Y16 that are active in specifically inhibiting LARG binding to RhoA. Y16 binds to the junction site of the DH-PH domains of LARG with a ∼80 nM Kd and suppresses LARG catalyzed RhoA activation dose dependently. It is active in blocking the interaction of LARG and related G-protein–coupled Rho GEFs with RhoA without a detectable effect on other DBL family Rho GEFs, Rho effectors, or a RhoGAP. In cells, Y16 selectively inhibits serum-induced RhoA activity and RhoA-mediated signaling, effects that can be rescued by a constitutively active RhoA or ROCK mutant. By suppressing RhoA activity, Y16 inhibits mammary sphere formation of MCF7 breast cancer cells but does not affect the nontransforming MCF10A cells. Significantly, Y16 works synergistically with Rhosin/G04, a Rho GTPase activation site inhibitor, in inhibiting LARG–RhoA interaction, RhoA activation, and RhoA-mediated signaling functions. Thus, our studies show that Rho GEFs can serve as selective targets of small chemicals and present a strategy of dual inhibition of the enzyme–substrate pair of GEF–RhoA at their binding interface that leads to enhanced efficacy and specificity.