分享一篇發(fā)表在JACS上的文章，題目為“Light-Induced, Lysine-Targeting Irreversible Covalent Inhibition of the Human Oxygen Sensing Hydroxylase Factor Inhibiting HIF (FIH)”，通訊作者是來(lái)自中國(guó)藥科大學(xué)的張曉進(jìn)教授，他主要研究細(xì)胞氧感知通路和氧化還原系統(tǒng)；以及牛津大學(xué)的Christopher J. Schofield教授，他們主要研究加氧酶。這篇文章中作者報(bào)道了光誘導(dǎo)的靶向FIH蛋白Lys106位的共價(jià)抑制劑的開(kāi)發(fā)。
細(xì)胞氧穩(wěn)態(tài)是調(diào)節(jié)氧氣供應(yīng)和消耗之間平衡的基本生理機(jī)制。HIF是調(diào)節(jié)氧穩(wěn)態(tài)的重要蛋白，因此對(duì)它們進(jìn)行調(diào)控是重要的。HIF的轉(zhuǎn)錄激活受到加氧羥化酶FIH的抑制，在這篇文章中，作者針對(duì)FIH報(bào)道了一種具有選擇性的光控共價(jià)抑制劑。光控共價(jià)抑制劑可以幫助研究轉(zhuǎn)錄的時(shí)間依賴(lài)性，因此具有重要的意義。
作者首先觀察了已知的FIH抑制劑ZG-2291與蛋白結(jié)合的共晶結(jié)構(gòu)。該抑制劑結(jié)合FIH的Tyr102位，使FIH活性位點(diǎn)構(gòu)象翻轉(zhuǎn)。作者發(fā)現(xiàn)在這種結(jié)合狀態(tài)下，ZG-2291與附近具有柔性側(cè)鏈的Lys106位發(fā)生相互作用，這啟發(fā)他們開(kāi)發(fā)靶向Lys106的FIH共價(jià)抑制劑。
作者希望利用伯胺和鄰硝基芐醇（o-NBA）之間的光誘導(dǎo)環(huán)化點(diǎn)擊反應(yīng)，證明NBA-ZG-2291在光激活后與FIH共價(jià)反應(yīng)，導(dǎo)致FIH催化的羥基化有效失活，從而能夠?qū)φ昭芯縁IH在氧感應(yīng)和其他途徑中的作用。
作者首先在小分子水平證明了NBA-ZG-2291和帶保護(hù)基的賴(lài)氨酸可以在光激活下發(fā)生反應(yīng)，2 h后反應(yīng)飽和，產(chǎn)率約90%。
在蛋白質(zhì)水平上進(jìn)行測(cè)試，也發(fā)現(xiàn)NBA-ZG-2291和FIH反應(yīng)后可以產(chǎn)生共價(jià)加合物。
在分子動(dòng)力學(xué)模擬結(jié)果中，可以看到抑制劑的確與Lys106發(fā)生共價(jià)反應(yīng)，使Lys106的柔性側(cè)鏈被固定。測(cè)試結(jié)合親和力，發(fā)現(xiàn)在無(wú)光照時(shí)，Ki為423nM，光照穩(wěn)定后，Ki為40nM.
作者測(cè)試了抑制劑對(duì)FIH酶活的抑制能力，發(fā)現(xiàn)NBA-ZG-2291比ZG-2291有更強(qiáng)的抑制效果。
作者測(cè)試了NBA-ZG-2291對(duì)FIH的選擇性。他們選擇FIH的類(lèi)似功能酶及底物HIF進(jìn)行CETSA測(cè)定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)只有FIH有明顯的熱移，其余蛋白無(wú)明顯變化，說(shuō)明NBA-ZG-2291對(duì)FIH有較好的選擇性。
作者對(duì)FIH的靶蛋白EGLN3進(jìn)行了分析。FIH可以抑制該蛋白表達(dá)，加入NBA-ZG-2291抑制劑后，EGLN3表達(dá)上調(diào)。但FIH被敲除后則沒(méi)有該效果。
總之，這篇文章開(kāi)發(fā)了FIH酶的光激活共價(jià)抑制劑，可以調(diào)控HIF等蛋白，對(duì)細(xì)胞內(nèi)氧化還原情況進(jìn)行調(diào)控。
本文作者：WYJ
責(zé)任編輯：WYQ
DOI：10.1021/jacs.5c01935
原文鏈接：https://doi.org/10.1021/jacs.5c01935
