综述:靶向蛋白质无序性:药物发现的下一个难关

【字体: 时间:2025年06月10日 来源:Nature Reviews Drug Discovery

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  (编辑推荐)本综述聚焦内在无序蛋白(IDPs)在癌症、神经退行性疾病等疾病中的关键作用,提出通过实验与计算(如AI预测、NMR)协同策略突破其"不可成药性"困境,为靶向动态蛋白构象提供新思路。

  

靶向蛋白质无序性的挑战与突破

Abstract
内在无序蛋白(Intrinsically Disordered Proteins, IDPs)因其缺乏稳定三维结构而长期被视为药物开发的"黑洞"。这类蛋白通过动态构象参与细胞信号传导、转录调控和生物分子凝聚体(biomolecular condensates)形成,在癌症、阿尔茨海默病、炎症等疾病中频繁失调。传统基于结构的药物设计方法难以捕捉其瞬时相互作用界面,但近年冷冻电镜(cryo-EM)与深度学习预测技术的结合正改写这一局面。

IDPs的病理作用机制
IDPs的致病性主要体现在三个方面:

  1. 异常转录调控(如c-Myc、p53突变体)
  2. 病理性蛋白聚集(如α-synuclein在帕金森病中的淀粉样纤维)
  3. 信号通路劫持(如Tau蛋白过度磷酸化导致微管解体)

其构象异质性表现为:

  • 毫秒级构象转换速率
  • 环境依赖性折叠(如pH值变化诱导的构象切换)
  • 多价态相互作用(通过低亲和力但高特异性的"模糊结合"模式)

技术突破方向

  1. 实验手段

    • 时间分辨荧光共振能量转移(trFRET)捕捉瞬时构象
    • 氢氘交换质谱(HDX-MS)解析动态区域
    • 微秒级分子动力学模拟辅助设计变构抑制剂
  2. 计算策略

    • AlphaFold2改进版预测IDPs构象簇
    • 基于马尔可夫状态模型的药效团筛选
    • 液-液相分离(LLPS)抑制剂虚拟筛选平台

典型案例
针对p53转录调控结构域的小分子AC0179通过稳定特定螺旋构象,成功阻断其与MDM2的异常相互作用,体内实验显示对胶质瘤的抑制率达62%。而Tau蛋白聚集抑制剂甲基蓝衍生物MB-13则通过结合β-sheet-
转换中间态,使纤维形成速率降低8倍。

未来展望
开发IDPs药物需建立"动态药效团"新标准,整合:

  • 单分子水平动态监测技术
  • 相分离微环境模拟系统
  • 多组学驱动的IDPs网络药理学评估
    该领域突破将开启靶向"构象疾病"(conformational diseases)的新纪元。
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