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综述:BCL-2蛋白家族:从发现到药物开发的历程
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年04月11日 来源:Cell Death & Differentiation 13.7
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这篇综述系统回顾了BCL-2蛋白家族的里程碑式发现历程,揭示了其通过调控细胞凋亡(apoptosis)在癌症治疗中的核心作用。作者团队包含原始发现者,详细阐述了从染色体易位t(14;18)的鉴定到BH3模拟剂(如Venetoclax)的临床转化,并探讨了BCL-XL和MCL-1抑制剂的挑战与前景,为靶向凋亡通路的癌症治疗提供了权威视角。
1984年,Carlo Croce团队通过分析滤泡性淋巴瘤(follicular lymphoma)中染色体易位t(14;18),首次克隆了BCL-2基因。该易位将BCL-2基因与免疫球蛋白重链基因座(IgH)并置,导致BCL-2异常高表达。值得注意的是,BCL-2不同于当时已知的促增殖癌基因(如c-MYC),其功能是通过抑制细胞死亡而非促进增殖驱动肿瘤发生。团队通过构建基因文库和Southern blotting技术,证实BCL-2在60%滤泡性淋巴瘤中存在基因重排,并鉴定出两种转录变体(BCL-2α和BCL-2β),为后续功能研究奠定基础。
David Vaux和Andreas Strasser揭示了BCL-2的革命性功能:在缺乏生长因子(如IL-3)时,BCL-2能维持造血祖细胞系FDC-P1的存活,而非促进增殖。通过构建Eμ-Myc/Eμ-Bcl-2双转基因小鼠,他们发现BCL-2与c-MYC协同加速淋巴瘤发生,证实抑制凋亡是癌变的关键步骤。意外的是,BCL-2过表达还诱发自身免疫疾病,揭示了凋亡在免疫耐受中的核心作用。1992年,人BCL-2在秀丽隐杆线虫中抑制程序性死亡的现象,首次证明凋亡机制在进化中的保守性,并促成CED-9与BCL-2同源性的发现。
Joseph Opferman总结BCL-2家族扩展后的生物学复杂性:促凋亡成员(BAX/BAK/BH3-only蛋白)与抗凋亡成员(BCL-2/BCL-XL/MCL-1)构成“凋亡调控开关”。基因敲除研究显示各成员的非冗余性——BCL-XL缺失导致胚胎神经和红细胞死亡,MCL-1敲除则致早期胚胎致死。此外,这些蛋白还调控线粒体动力学、钙稳态和自噬。Venetoclax(靶向BCL-2)的临床成功印证了BH3模拟剂的潜力,但BCL-XL>和MCL-1抑制剂的血小板减少和心脏毒性挑战了治疗窗口的优化。
Peter Czabotar解析了BCL-2家族的结构特征:抗凋亡蛋白(如BCL-XL)通过疏水沟槽结合BH3-only蛋白的α螺旋,而促凋亡效应蛋白(BAX/BAK)则通过构象变化激活。1996年首个BCL-XL晶体结构揭示其由α螺旋束围绕中心疏水螺旋(α5)的独特折叠。激活后的BAX/BAK形成对称二聚体,其疏水面插入线粒体外膜,寡聚化形成释放细胞色素c的孔道。异常的是,BH3-only蛋白BID兼具折叠结构域和膜渗透活性,提示其分类需重新审视。
Stephen Fesik回顾了靶向药物的开发历程。基于BCL-XL/BAK复合物结构,Abbott实验室通过片段连接策略开发出首个BH3模拟剂ABT-737。其衍生物Venetoclax(ABT-199)通过选择性抑制BCL-2,于2016年获FDA批准治疗CLL。然而,BCL-XL抑制剂因血小板毒性受限,而MCL-1抑制剂则面临心脏副作用。当前策略转向抗体-药物偶联物(如mirzotamab clezatoclax)和PROTAC降解剂,以提升肿瘤选择性。未来需解决BH3-only蛋白调控机制及凋亡与非凋亡死亡途径的交叉对话,以拓展治疗应用。
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