分享一篇發(fā)表在JACS上的文章，文章題目是“Norstictic Acid Is a Selective Allosteric Transcriptional Regulator”，本文通訊作者是來自密歇根大學(xué)生命科學(xué)研究所的Anna K. Mapp教授，他們課題組的研究方向主要是通過合成有機(jī)化學(xué)、生物化學(xué)和分子生物學(xué)工具研究基因調(diào)控。本文通過篩選，發(fā)現(xiàn)了一種能夠別構(gòu)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄共激活劑Med25的天然產(chǎn)物降斑點酸。
轉(zhuǎn)錄共激活因子與轉(zhuǎn)錄激活因子的相互作用在基因表達(dá)調(diào)控中發(fā)揮著不可或缺的作用，共激活因子-激活因子-蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用(PPIs)網(wǎng)絡(luò)的改變是許多疾病發(fā)生和發(fā)展的因素，因此合成探針以研究疾病機(jī)制和治療應(yīng)用引起廣泛的興趣。Med25是一種共激活因子，有研究表明 Med25 和 ETV/PEA3 轉(zhuǎn)錄激活因子的 PPI 網(wǎng)絡(luò)失調(diào)促進(jìn)了某些乳腺癌和前列腺癌的腫瘤發(fā)生和轉(zhuǎn)移表型，因此開發(fā) Med25 選擇性抑制劑對腫瘤的治療具有重要意義。Med25與激活劑相互作用的結(jié)構(gòu)域是激活劑相互作用結(jié)構(gòu)域(AcID)，AcID沒有清晰的結(jié)合口袋，而是依賴疏水界面(H1和H2)與轉(zhuǎn)錄因子相互作用，這些特性使得AcID和其他共激活因子難以被選擇性地靶向。
該課題組前期發(fā)現(xiàn)，AcID 內(nèi)的動態(tài)結(jié)構(gòu)包含變構(gòu)區(qū)域，可以調(diào)節(jié)結(jié)合中的協(xié)同性和選擇性，因此作者認(rèn)為這些亞結(jié)構(gòu)，尤其是loop區(qū)，或許能夠進(jìn)行變構(gòu)抑制。首先，作者利用高通量熒光偏振 (FP) 來測定AcID 和熒光素標(biāo)記的 VP16 的復(fù)合物，用以篩選Med25 AcID 的抑制劑。VP16 序列包含與 AcID 相互作用的最小結(jié)合序列并與 H1 和 H2 結(jié)合表面相互作用，通過該方法篩選了4046個化合物，結(jié)果顯示兩種天然產(chǎn)物降斑點酸（NA）和索苦酸（PA）具有最好的抑制效果，二者都是縮酚酮家族中的天然產(chǎn)物，含有鄰酚醛結(jié)構(gòu)，并且含醛基官能團(tuán)使其能夠發(fā)生共價結(jié)合，如與賴氨酸形成希夫堿，該反應(yīng)通過NaBH4處理和質(zhì)譜實驗得到了驗證。同時作者進(jìn)行了相關(guān)衍生物的活性測定，發(fā)現(xiàn)鄰酚醛對于化合物與Med25 AcID的相互作用（或抑制活性）是必要但不充分條件，如酚羥基成甲醚的斑點酸和水楊醛結(jié)構(gòu)對Med25的抑制作用顯著降低。相對于具有相似結(jié)合表面的其他共激活劑，NA 對Med25 PPI表現(xiàn)出顯著的選擇性，能夠在兩個結(jié)合表面抑制Med25 PPI，包括由轉(zhuǎn)錄激活因子ETV5（H1 結(jié)合表面）和ATF6α（H2 結(jié)合表面）形成的 PPI。
之后作者通過不同位置賴氨酸的突變實驗發(fā)現(xiàn)，K519的突變對NA結(jié)合和抑制有明顯影響， 該殘基位于H2側(cè)面富含賴氨酸的動態(tài)環(huán)上，并且該環(huán)上的K520和K518突變也對相互作用有影響，H1表面的突變則影響很小。之后作者又進(jìn)行了NA-Med25 AcID共價復(fù)合物的分子動力學(xué)模擬，除了H2表面的共價結(jié)合，H1表面有顯著的動力學(xué)變化，表明 NA 既是 H2 結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子（例如 ATF6α）的正構(gòu)抑制劑，又是 H1 結(jié)合轉(zhuǎn)錄激活因子的別構(gòu)抑制劑。之后作者在HeLa細(xì)胞中進(jìn)行檢測，證明NA處理細(xì)胞能夠阻止Med25·ETV5復(fù)合物的形成。總之，本文通過篩選得到了Med25的選擇性正構(gòu)/別構(gòu)抑制劑NA，并驗證了共激活劑中動態(tài)環(huán)在分子識別中的重要性及其作為靶標(biāo)的潛力。
本文作者：Cheny
責(zé)任編輯：LDY
文章鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c03258
原文引用：DOI：10.1021/jacs.1c03258
