分享一篇發(fā)表在Cell Chemical biology上的文章，題目為“CBX4 acetoacetylation as an inhibitory mechanism of HIF-1α activity”，通訊作者是來自復(fù)旦大學(xué)的周璐教授、來自復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院的蔡加彬醫(yī)生，以及來自上海交通大學(xué)的陳國強(qiáng)教授和徐穎副研究員，研究方向為抗腫瘤靶點藥物和腫瘤發(fā)展過程中的翻譯后修飾等。
在腫瘤組織中，缺氧誘導(dǎo)因子HIF-1α負(fù)責(zé)驅(qū)動轉(zhuǎn)錄程序，促進(jìn)不受控的細(xì)胞增殖，導(dǎo)致腫瘤發(fā)展。而其活性受到多種翻譯后修飾的調(diào)節(jié)，其中由CBX4作為SUMO E3連接酶導(dǎo)致HIF-1α的SUMO化將會增強(qiáng)其轉(zhuǎn)錄活性，導(dǎo)致腫瘤惡化。尋找能夠特異性抑制CBX4增強(qiáng)HIF-1α活性的小分子抑制劑并解析其機(jī)制顯得至關(guān)重要。
首先作者通過化學(xué)遺傳學(xué)的方式在過表達(dá)CBX4與否的兩種細(xì)胞系中進(jìn)行篩選，并優(yōu)化出一種能夠選擇性抑制CBX4增強(qiáng)HIF-1α轉(zhuǎn)錄活性的化合物，命名為XZA-1。
接下來為了確定XZA-1的靶標(biāo)蛋白，作者在其結(jié)構(gòu)上衍生diazirine和炔基tag，合成了其對應(yīng)的光交聯(lián)探針。隨后，作者通過切膠酶切的方法確定了四種潛在的蛋白靶標(biāo)，并分別對其進(jìn)行敲低。他們發(fā)現(xiàn)僅在敲低HADH時會影響熒光膠上的條帶并消除了XZA的抑制效果。作者也通過分子對接進(jìn)一步確認(rèn)了XZA與HADH的結(jié)合口袋。生化實驗結(jié)果表明，XZA處理不會改變HADH豐度但促進(jìn)其酶活，其負(fù)責(zé)將3-羥丁酰CoA脫氫氧化成乙酰乙酰CoA，最終促進(jìn)乙酰乙酰CoA的胞內(nèi)積累。
接下來，作者發(fā)現(xiàn)僅在使用乙酰乙酰CoA處理時表現(xiàn)出HIF-1α的SUMO化的降低，而3-羥基丁酰CoA處理則不會有此表型。他們通過IP將CBX4蛋白富集出后經(jīng)質(zhì)譜分析，發(fā)現(xiàn)其上多個位點均形成了乙酰乙酰化的?；揎?，但僅有K106R的突變消除了XZA對HIF-1α的轉(zhuǎn)錄活性的抑制，說明該位點乙酰乙酰化起到重要的調(diào)控作用。CBX4的乙酰乙?；軌蛞种破渥鳛镾UMO連接酶的活性，從而降低對HIF-1α的轉(zhuǎn)錄激活作用。
總的來說，本文首先通過化學(xué)遺傳學(xué)的策略發(fā)現(xiàn)XZA-1是一種抑制CBX4介導(dǎo)的HIF-1α過度激活的小分子，隨后確定了HADH作為XZA的藥物靶點，結(jié)合后促進(jìn)其酶活，增加胞內(nèi)乙酰乙?；疌oA的水平，進(jìn)而促進(jìn)CBX4上K106位的乙酰乙酰化修飾，從而抑制其作為SUMO化連接酶對HIF-1α的SUMO化修飾，抑制HIF-1α的活性被激活，起到抑制腫瘤生長的作用。
本文作者：SHL
責(zé)任編輯：WYQ
DOI：10.1016/j.chembiol.2025.09.005
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.chembiol.2025.09.005
