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Hh 信号通路在胚胎发育中意义重大,其异常激活却与成人癌症相关。现有 Hh 靶向药易出现耐药性。研究人员开展 Hh 前体自加工中 C143 催化作用的研究,发现 C143 介导形成分支中间体,可作共价药物靶点。这为研发新 Hh 抑制剂提供方向。
刺猬(Hedgehog,Hh)信号通路在胚胎发育中发挥着基础性作用,然而在成人中其异常激活与癌症相关。已获美国食品药品监督管理局(FDA)批准的 Hh 靶向药物,却很快出现了耐药性,这凸显出开发新型 Hh 抑制剂的迫切需求。Hh 信号由 Hh 配体启动,Hh 配体源自 Hh 前体的自加工过程。但高度保守的刺猬(Hh)残基 C143 的催化作用,目前仍知之甚少。
在本研究中,证实了 C143 在哺乳动物细胞的 Hh 自加工过程中不可或缺。核磁共振(NMR)滴定实验表明,C143 的 pKa极低,仅为 4.5,这一特性使其非常适合作为高反应活性的催化残基。研究进一步发现,Hh 自加工涉及一种具有两个 N 末端的分支中间体(branched intermediate,BI),该中间体以硫酯形式连接在 C143 侧链上。在十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS - PAGE)中,BI 的迁移速度比线性 Hh 前体慢,并且在二硫苏糖醇(DTT)处理后会消失。通过胰蛋白酶消化和液相色谱 - 串联质谱(LC - MS/MS)技术,检测到了来自 BI 的 N 末端片段,而线性 Hh 前体中不存在该片段。
由此可见,C143 在 Hh 自加工过程中介导了 BI 硫酯的形成,其催化作用与蛋白质内含子(intein)剪接中的 C + 1 相当。这些研究成果使人们对 Hh 自加工的机制有了更深入的理解,同时将 Hh 自加工的前两个催化步骤与可能是其进化前身的蛋白质内含子(intein)剪接统一起来。此外,C143 还可作为共价药物的作用靶点,用于抑制癌症中的 Hh 信号通路。