分享一篇發(fā)表在JACS上的文章，題目為Chemoproteomic Identification of Spermidine-Binding Proteins and Antitumor-Immunity Activators。本文通訊作者為京都大學(xué)的Kenji Chamoto教授與Motonari Uesugi教授。Kenji Chamoto課題組致力于研究免疫與腫瘤治療，Motonari Uesugi課題組則致力于發(fā)展具有重要生理功能的活性小分子。
癌癥免疫療法，尤其是程序性細胞死亡蛋白1（PD-1）阻斷免疫療法，由于T細胞免疫功能受損而在老年患者中難以奏效。在此前研究中，作者發(fā)現(xiàn)亞精胺（Spermidine），作為一種隨著衰老而減少的生物多胺，通過直接結(jié)合和激活羥基輔酶A（CoA）脫氫酶亞基α（HADHA），能夠增強脂肪酸氧化（FAO）過程，進而提高線粒體活性和T細胞的殺傷能力，最終改善PD-1療法對老年小鼠的療效。但由于亞精胺除了激活FAO之外還有多方面的調(diào)控作用，且生物穩(wěn)定性較差，因此難以進一步開發(fā)為治療用試劑。在本文中，作者報告了一種基于亞精胺的生物正交探針，用其分析亞精胺結(jié)合蛋白，以及篩選線粒體脂肪酸氧化的小分子增強劑。在探針設(shè)計上，研究人員參考此前SAR的知識，選擇在亞精胺的四碳端進行衍生化改造。首先，作者設(shè)計了進引入炔基的探針1，用其排除了共價調(diào)節(jié)蛋白功能的可能性；隨后，作者進一步引入雙吖丙啶基團，得到探針2，并利用光交聯(lián)捕捉亞精胺的非共價相互作用蛋白。探針2能夠產(chǎn)生濃度依賴性的標(biāo)記，并且與天然的亞精胺之間有明顯競爭作用。對已知靶點HADHA，探針2也能夠產(chǎn)生明顯的富集效果。接下來，作者使用32個亞精胺類似物小分子分別與探針2進行競爭，通過比較競爭前后對HADHA 的富集水平變化，最終發(fā)現(xiàn)化合物13，又被命名為spermimic，在10 μM時即可產(chǎn)生明顯競爭，比天然亞精胺的有效競爭濃度降低了10倍以上。與天然亞精胺一致，該化合物也能夠激活HADHA。作者使用探針2系統(tǒng)鑒定天然亞精胺以及spermimic的結(jié)合蛋白。結(jié)果表明，兩者均有~140種互作蛋白，其中有121種相同蛋白。GO分析表明上述互作蛋白富集于線粒體、細胞核中。選擇選取5個spermimic互作蛋白，并通過探針2競爭標(biāo)記的策略對相互作用實現(xiàn)了驗證。通過測量耗氧率（OCR），作者評估了spermimic對CD8+ T細胞的影響。與亞精胺相似，spermimic增強了備用呼吸能力（SRC），表明其保留了亞精胺增強線粒體生物能的能力。此外，在使用PD-L1 mAb治療的攜帶MC38癌細胞幼鼠模型中，亞精胺與spermimic均可增強抗腫瘤活性。為期九周的實驗表明，與對照組小鼠相比，使用亞精胺/spermimic治療的小鼠均有顯著提高的存活率。綜上所述，本文通過發(fā)展亞精胺的生物正交探針，對亞精胺的蛋白靶點進行了系統(tǒng)鑒定，同時尋找到具有更高成藥前景的小分子spermimic。原文鏈接：https://doi.org/10.1021/jacs.3c14615文章引用：10.1021/jacs.3c14615
