上海藥物所核酸損傷修復酶ALKBH的功能調控研究取得進展

　　近年來，基于化學生物學的方法和理念開展新藥發(fā)現(xiàn)研究已經成為新趨勢。高質量化學探針的發(fā)現(xiàn)和正確使用，一方面在基礎生物學研究中成為與遺傳學手段并重的關鍵技術用于研究蛋白質的功能，另一方面提供可靠的藥物作用靶標的發(fā)現(xiàn)與驗證，還可以充當藥物化學優(yōu)化的先導骨架結構。靶向核酸甲基化損傷修復系統(tǒng)的抗腫瘤聯(lián)合用藥已成為克服腫瘤耐藥、提高化療療效的重要手段之一。AlkB修復酶深度參與了不同腫瘤的發(fā)生、增殖和轉移，被認為是抗腫瘤的潛在靶標，然而，小分子調控其修復功能的研究才剛剛起步。

　　中國科學院上海藥物研究所楊財廣課題組通過合作研究，較早開展了AlkB家族蛋白去甲基化功能的小分子調控研究，取得了一系列進展。運用基于化學交聯(lián)技術的結構生物學手段，揭示ALKBH2和3催化去甲基化的分子識別機制（Mol BioSyst, 2010, 2143；Nat Struct Mol Biol, 2012, 671；Sci China Chem, 2013, 307）。在此基礎上，率先報道了肥胖相關蛋白FTO（ALKBH9）去甲基化酶的小分子抑制劑大黃酸（J Am Chem Soc, 2012, 17963）和選擇性抑制劑甲氯芬那酸（Nucleic Acids Res，2015, 373），實現(xiàn)了對mRNA去甲基化酶FTO功能的化學干預。最近的研究提供了具有雙功能的小分子化合物不但可以靶向性抑制FTO去甲基化的活性，同時可以熒光示蹤FTO蛋白的胞內定位（J Am Chem Soc, 2015, 13736）。

　　該研究運用大黃酸作為小分子工具化合物，研究了大腸桿菌AlkB去甲基化酶抑制劑增加烷化劑對大腸桿菌造成的損傷。從活性、選擇性、胞內靶向性、抑制機理和表型等多方位比較全面地評價了大黃酸通過與AlkB直接相互作用，抑制AlkB對甲基化損傷核酸的修復活性，導致核酸甲基化損傷的累積，造成大腸桿菌對烷化劑損傷更加敏感。

　　同時研究人員利用結構生物學，解析了AlkB-大黃酸復合物晶體結構，揭示了抑制機理。更重要的是，將大腸桿菌AlkB的體系推及到腫瘤細胞中的ALKBH2和3的修復體系。同時又揭示了大黃酸通過抑制ALKBH的修復活性，顯著增加甲基化試劑對U87腫瘤細胞的毒性。該研究報道了具有細胞可溯性的AlkB及其人同源修復酶的小分子抑制劑大黃酸，預示ALKBH2和3修復酶可以作為抗腫瘤聯(lián)合用藥的候選新靶標繼續(xù)加以深入研究。

　　該研究的主要工作由上海藥物所博士研究生李琦在研究員楊財廣指導下完成，于3月25日在線發(fā)表在The Journal of Biological Chemistry上，該研究工作得到了國家自然科學基金和國家重點基礎研究發(fā)展計劃的資助。