分享一篇發(fā)表在ACS Central Science上的文章：Development of a First-in-Class Small-Molecule Inhibitor of the C?Terminal Hsp90 Dimerization，通訊作者是來自杜塞爾多夫大學(xué)的Thomas Kurz教授、Holger Gohlke教授和Sanil Bhatia教授，他們的研究方向分別是藥物化學(xué)、計(jì)算生物學(xué)、白血病。
熱休克蛋白90（Hsp90）是真核生物中重要的分子伴侶，具有調(diào)節(jié)蛋白折疊、穩(wěn)定和成熟的作用。Hsp90在癌細(xì)胞中高表達(dá)，參與增殖以及抗凋亡作用，對癌癥的惡性轉(zhuǎn)化和發(fā)展至關(guān)重要，因此是癌癥治療潛在的靶點(diǎn)蛋白。
Hsp90是一種結(jié)構(gòu)靈活的同源二聚體，其活性取決于ATP與N端結(jié)構(gòu)域（NTD）結(jié)合和水解，以及C端結(jié)構(gòu)域（CTD）的二聚化。中間結(jié)構(gòu)域介導(dǎo)蛋白和輔因子的結(jié)合。目前研究的大多數(shù)Hsp90抑制劑是靶向NTD中ATP結(jié)合位點(diǎn)并具有泛抑制特性，其局限性在于眼部毒性、心臟毒性、脫靶效應(yīng)、和熱休克反應(yīng)（heat shock response）。HSR會(huì)導(dǎo)致其他熱休克蛋白（Hsp27、Hsp40和Hsp70）的表達(dá)，最終減弱抑制劑的作用。因?yàn)镃TD抑制劑通常不會(huì)誘導(dǎo)HSR，于是作者希望通過靶向CTD二聚化界面來抑制Hsp90二聚體的形成，從而達(dá)到治療效果。
基于計(jì)算預(yù)測和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，作者首先確定了Hsp90 CTD二聚化界面中的熱點(diǎn)殘基是位于α-螺旋H5上的I688、Y689、I692和L696。作者選擇了三嘧啶酮胺作為抑制劑骨架結(jié)構(gòu)，因?yàn)檫@種骨架的側(cè)鏈模式與Hsp90 CTD界面中熱點(diǎn)殘基的連續(xù)性一致，所以它可以作為潛在的α-螺旋模擬物。作者基于熱點(diǎn)殘基I688、I692和L696設(shè)計(jì)了化合物5a作為模擬物；基于Y689、I692和L696設(shè)計(jì)了化合物7a、7b；基于界面的疏水斑塊設(shè)計(jì)了化合物5b，它側(cè)鏈上4-甲氧基-芐基可作為螺旋H4'上S673'和T669'的（弱）氫鍵受體，但同時(shí)降低側(cè)鏈的親水性以便于更好地埋在疏水界面；引入更大的芐氧基衍生物5c和5d，它們也分別是7a和7b的前體。
隨后作者對合成的抑制劑進(jìn)行性能測試。通過大腸桿菌細(xì)胞表面展示Hsp90評(píng)價(jià)抑制劑對二聚體形成的抑制作用，通過微量熱泳（microscale thermophoresis，MST）實(shí)驗(yàn)確定化合物與重組Hsp90 CTD的結(jié)合親和力，并在白血病細(xì)胞系K562中測試體外細(xì)胞毒性。基于對二聚化的抑制、KD值和抗白血病活性，作者選擇化合物5b進(jìn)行下一步的實(shí)驗(yàn)，主要利用藥物親和反應(yīng)的靶點(diǎn)穩(wěn)定性（DARTS）、細(xì)胞熱穩(wěn)定分析（CETSA）、分子動(dòng)力學(xué)模擬來證明5b與特異性靶標(biāo)結(jié)合。最后，作者發(fā)現(xiàn)5b能干擾Hsp90 CTD二聚并破壞細(xì)胞內(nèi) Hsp90 多蛋白復(fù)合物，阻斷 Hsp90 的伴侶功能。
綜上，本文報(bào)道了第一個(gè)干擾Hsp90 CTD二聚化的低分子量化合物，對多種白血病細(xì)胞系和白血病細(xì)胞異種移植的斑馬魚模型具有活性，并且不會(huì)引發(fā)熱休克反應(yīng)。
