《European Journal of Medicinal Chemistry》：Small molecules targeting HSP70 and therapeutic potentials
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HSP70作为关键分子伴侣，在维持细胞稳态和抵抗蛋白毒性应激中起核心作用，其与癌症、神经退行性疾病等多种疾病密切相关，但现有抑制剂临床进展有限。本文系统梳理了三类HSP70抑制策略：1）靶向ATP酶域的泛HSP70抑制剂；2）针对亚型（HSP70i、HSC70、GRP78、GRP75）的选择性抑制剂；3）阻断蛋白-蛋白相互作用的抑制剂，并建立基于结构特征和疾病关联的分类框架。
Jiayue Pei|Caiyiren Wen|Qidong You|Lixiao Zhang|Yan Wang|Lei Wang
中国药科大学药物设计与优化江苏省重点实验室及天然药物国家重点实验室，南京 210009，中国
摘要
热休克蛋白70（HSP70）作为分子伴侣的关键成员，在维持细胞稳态和保护细胞免受蛋白毒性应激方面发挥着重要作用。其与多种恶性肿瘤、神经退行性疾病、心血管疾病和代谢综合征的强烈病理生理关联，使得HSP70成为了一个有前景的治疗靶点。然而，HSP70抑制剂的临床开发仍处于初级阶段，仅有两种小分子抑制剂进入了临床试验。这一有限的临床进展凸显了进一步优化现有候选药物和开发新型HSP70靶向抑制剂的必要性。本文综述了HSP70抑制剂的发展，主要分为三种化学策略：（1）针对所有HSP70亚型共有的ATP酶结构域的广谱抑制剂；（2）选择性抑制特定HSP70亚型的抑制剂；（3）干扰蛋白质-蛋白质相互作用复合体的抑制剂。本文系统地将HSP70的结构分析（包括其结构及其共伴侣网络）、与疾病相关的信号通路及其病理作用联系起来，基于其四种主要亚型（HSP70i、HSP70c、GRP78和GRP75）建立了分类框架。
引言
热休克反应（HSR）最早于1962年在黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）中被发现，是一种对抗蛋白毒性应激的保守性细胞防御机制[1]。这一反应的核心成分是热休克蛋白（HSPs），它们在原核和真核生物中普遍存在且具有进化保守性。这些蛋白质通过防止蛋白质聚集、协助蛋白质折叠以及促进错误折叠蛋白质的降解，在维持蛋白质稳态中发挥关键作用。根据分子量，HSP家族被分为几大类：大分子HSPs（如HSP110、HSP90、HSP70、HSP60、HSP40）和小分子HSPs（sHSPs）[2]。除了sHSPs外，大多数HSPs需要ATP来发挥其伴侣功能——尤其是HSP90和HSP70，由于它们的功能和临床意义而被广泛研究。HSP70存在于所有生命形式中，大多数生物体都拥有多种不同的HSP70蛋白。这些蛋白大致可以分为经典型和非经典型。经典型HSP70包含三个特征性结构域：核苷酸结合域（NBD）、底物结合域（SBD）以及连接这两个域的无序连接区。非经典型HSP70保留了NBD，但缺少一个或多个其他结构域。在人类中，存在13种HSP70亚型，包括8种经典型和5种非经典型。
所有8种经典型HSP70都因其完整的结构域而与非经典型区分开来，并在生物化学和生理学上得到了广泛研究。它们根据亚细胞定位、组织特异性和调控机制进行系统分类：可诱导型（在蛋白稳态压力下上调）或组成型（在各种条件下稳定表达）。典型的经典亚型包括应激诱导型HSP70（HSPA1A）、细胞质热休克相关蛋白70（HSC70，HSPA8）、内质网驻留的葡萄糖调节蛋白78（GRP78，HSPA5）和线粒体mortalin（GRP75，HSPA9），每种亚型都表现出独特的表达和定位特征[3]。
此外，HSPs依赖于与共伴侣的相互作用来执行其在细胞应激适应中的多种功能。例如，HSP40（DNAJ）蛋白可以激活HSP70的ATP酶活性，并促进目标蛋白的识别和折叠。HSPs及其共伴侣共同构成了动态的蛋白质稳态网络，从而在生理和应激条件下保持细胞完整性。
HSPs的异常活性或表达失调与疾病的起始、进展和临床治疗效果密切相关。HSPs被广泛认为是多种疾病的致病因素，包括恶性肿瘤、神经退行性疾病、心血管疾病和代谢性疾病。HSP90已被确立为分子伴侣研究中的重要治疗靶点，其功能活性受到其他伴侣蛋白（尤其是HSP70）的严格调控[4]。最近的研究表明，抑制HSP70伴侣系统在应对HSP90导向治疗的获得性耐药性方面具有治疗潜力[5]。这些发现强调了HSP70抑制作为一种有前景的治疗策略，值得进一步探索。
与以往的综述不同，本文提供了关于HSP70亚型抑制剂的更详细信息，并讨论了它们在HSP70信号通路中的多重作用。本文系统地探讨了HSP70生物学的三个关键方面：其结构及其动态的共伴侣调控网络、在疾病相关信号通路中的调节作用，以及为治疗目的设计的当前化学策略。
节选内容
HSP70的结构与变构循环
HSP70由两个主要结构域组成：N端的NBD（45kDa）和C端的SBD（图1A）。NBD的结构类似于肌动蛋白，由四个亚域（IA、IB、IIA和IIB）组成，这些亚域通过一个明显的沟槽分隔成两个部分（图1B）。在该沟槽底部的催化核心区域，ATP与所有四个亚域相互作用，调控这两个部分的运动[6]。同样，SBD也分为两部分：SBDα（10kDa）和SBDβ
与HSP70相关的信号通路
HSP70分子伴侣家族是维持细胞蛋白质稳态的核心枢纽。这些伴侣蛋白与细胞内大量蛋白质短暂或持续相互作用，促进新生多肽的折叠、防止蛋白质聚集、稳定错误折叠的蛋白质，并介导蛋白质的运输和降解。因此，HSP70不仅限于在孤立的信号通路中发挥作用，而是作为蛋白质稳态网络的核心组成部分
与HSP70相关的疾病
HSP70在调节多种底物蛋白方面具有多重功能，这使其与广泛的病理状况相关联。它特别与癌症、神经退行性疾病、心血管疾病和代谢性疾病有关（图3）。
针对HSP70的小分子抑制剂
HSP70家族成员是重要的分子伴侣蛋白，通过协助蛋白质折叠、重新折叠错误折叠的蛋白质以及促进不可逆损伤蛋白质的降解来维持细胞蛋白质稳态。由于其在应激适应中的核心作用，HSP70亚型越来越被认为是多种疾病（尤其是癌症）的关键因素。在肿瘤生物学背景下，HSP70支持癌细胞的存活、增殖、转移和治疗
结论与展望
在过去十年中，鉴于HSP70家族伴侣蛋白在蛋白质稳态、细胞存活通路和各种疾病中的核心作用，它们已成为小分子药物发现中具有吸引力的但具有挑战性的靶点。本文全面总结了小分子HSP70抑制剂的进展，包括ATP竞争性化合物、SBD调节剂、PPI抑制剂以及针对GRP78和GRP75的亚型选择性抑制剂。在转化研究方面已经取得了显著进展
CRediT作者贡献声明
Lei Wang：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，可视化，验证，监督，概念构思。Yan Wang：撰写 – 审稿与编辑。Lixiao Zhang：撰写 – 审稿与编辑。Qidong You：撰写 – 审稿与编辑。Caiyiren Wen：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿。Jiayue Pei：撰写 – 原稿
利益冲突声明
作者声明没有已知的可能影响本文工作的财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了国家自然科学基金项目（82522079和82173741）、江苏省自然科学基金项目（BK20230103）以及国家级创新创业培训计划（202510316006）的支持。
