研究發(fā)現(xiàn)，靶向BRD4超末端結(jié)構(gòu)域的短肽抑制劑

近日，細(xì)胞應(yīng)激生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、福建省藥物新靶點(diǎn)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、藥學(xué)院劉文教授研究團(tuán)隊(duì)，發(fā)現(xiàn)了針對(duì)BRD4蛋白的超末端結(jié)構(gòu)域（extra-terminal domain, ET domain）的短肽抑制劑PiET（peptide inhibitor of ET domain）。PiET的細(xì)胞穿透形式（TAT-PiET）以及蛋白質(zhì)降解靶向嵌合體（PROTAC）修飾的TAT-PiET（TAT-PiET-PROTAC）在細(xì)胞和小鼠腫瘤模型中能有效抑制乳腺癌細(xì)胞生長(zhǎng)，與JQ1（BRD4 氨基末端溴結(jié)構(gòu)域（amino-terminal bromodomains, BDs）抑制劑)、iJMJD6（JMJD6抑制劑）或氟維司群（雌激素受體ERα降解劑）的聯(lián)合使用呈現(xiàn)出協(xié)同作用，并且TAT-PiET或TAT-PiET-PROTAC能有效克服內(nèi)分泌治療（他莫昔芬和氟維司群）耐藥，展現(xiàn)出治療乳腺癌的潛力。PiET靶向ET的特異性和抑制腫瘤生長(zhǎng)的活性使之成為進(jìn)一步探索BRD4 ET結(jié)構(gòu)域的功能和治療BRD4相關(guān)癌癥的非常有前景的候選工具。相關(guān)成果以“Peptide Inhibitor Targeting the Extraterminal Domain in BRD4 Potently Suppresses Breast Cancer Both In Vitro and In Vivo”為題在線發(fā)表于Journal of Medicinal Chemistry雜志。

BRD4與包括癌癥在內(nèi)的多種人類疾病相關(guān)，其氨基末端溴結(jié)構(gòu)域BD與乙?；M蛋白結(jié)合從而參與關(guān)鍵癌基因表達(dá)，是**前景的藥物靶標(biāo)。然而，相關(guān)不良反應(yīng)和耐藥性阻礙了BD抑制劑的開(kāi)發(fā)。同時(shí)，BRD4的ET結(jié)構(gòu)域也被發(fā)現(xiàn)能通過(guò)蛋白-蛋白相互作用的方式招募轉(zhuǎn)錄因子、輔因子和表觀遺傳調(diào)控因子等來(lái)調(diào)控基因表達(dá)和疾病發(fā)生發(fā)展。因此，ET結(jié)構(gòu)域也被認(rèn)為是**潛力的藥物靶標(biāo)。然而，針對(duì)ET結(jié)構(gòu)域的抑制劑的開(kāi)發(fā)非常有限。

劉文教授團(tuán)隊(duì)前期研究發(fā)現(xiàn)了增強(qiáng)子結(jié)合的BRD4通過(guò)其ET結(jié)構(gòu)域招募去甲基化酶JMJD6遠(yuǎn)程調(diào)控P-TEFb蛋白復(fù)合體的活性，從而調(diào)控鄰近基因轉(zhuǎn)錄延伸的轉(zhuǎn)錄調(diào)控新模式（Cell. 2013 Dec 19;155(7):1581-95）。最近，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)BRD4和JMJD6是調(diào)控ERα介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)錄、癌細(xì)胞生長(zhǎng)和腫瘤形成的重要蛋白因子，在ERα陽(yáng)性乳腺癌的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮至關(guān)重要作用（Mol Cell. 2018 Apr 19;70(2):340-357.e8; Nucleic Acids Res. 2022 Oct 14;50(18):10230-10248.）。國(guó)內(nèi)外同行研究也表明BRD4和JMJD6參與多種癌癥的發(fā)生發(fā)展，是**潛力的藥物靶點(diǎn)。BRD4和JMJD6調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄和參與癌癥發(fā)生發(fā)展的功能既依賴于JMJD6酶活性，又依賴于兩者的相互作用?；诖耍瑘F(tuán)隊(duì)多角度進(jìn)行了相關(guān)干預(yù)手段的研究：首先是針對(duì)JMJD6的酶活性中心成藥性口袋進(jìn)行了大規(guī)模的活性小分子篩選，獲得了多個(gè)和JMJD6結(jié)合力強(qiáng)、酶活性抑制率高、特異性好和癌細(xì)胞生長(zhǎng)抑制率高的活性小分子（ACS Med. Chem. Lett. 2019 Nov 19, 10, 1609?1613; ZL201711476073.8; ZL202010973010.9）。其中名為iJMJD6的小分子在小鼠腫瘤模型中（包括雌激素受體陽(yáng)性乳腺癌、三陰性乳腺癌、肝癌和結(jié)直腸癌在內(nèi)的多種癌細(xì)胞來(lái)源移植瘤和PDX模型）對(duì)腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移具有非常顯著的抑制效果。在雌激素受體陽(yáng)性乳腺癌中能有效克服內(nèi)分泌藥物（他莫昔芬和氟維司群）引起的耐藥。藥代動(dòng)力學(xué)研究表明iJMJD6具有很好的成藥性（PNAS. 2022 Aug 23;119 (34)）。其次，研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)BRD4和JMJD6蛋白相互作用展開(kāi)了短肽抑制劑的篩選。團(tuán)隊(duì)首先通過(guò)對(duì)接分析和篩選確定了JMJD6中與ET具有最高親和力的短肽序列，并且這一序列在體外能有效破壞BRD4與JMJD6之間的相互作用。該短肽被命名為PiET。TAT穿膜序列修飾的PiET，即TAT-PiET，在細(xì)胞中有效地阻斷了BRD4與JMJD6的相互作用。進(jìn)一步通過(guò)蛋白水解靶向嵌合體（PROTAC）技術(shù)修飾的TAT-PiET，即TAT-PiET-PROTAC，以ET依賴的方式降解BRD4蛋白，表明PiET特異性地靶向BRD4的ET結(jié)構(gòu)域。TAT-PiET和TAT-PiET-PROTAC有效抑制了BRD4/JMJD6介導(dǎo)靶基因的轉(zhuǎn)錄激活，其中包括MYC和CCND1；有效抑制了乳腺癌細(xì)胞的生長(zhǎng)、克隆形成、遷移和侵襲；有效抑制了小鼠移植瘤模型中的乳腺腫瘤的生長(zhǎng)?；谥暗姆肿訖C(jī)制研究，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步展示了TAT-PiET/TAT-PiET-PROTAC與JQ1、iJMJD6或ICI的聯(lián)合治療對(duì)乳腺腫瘤生長(zhǎng)的抑制具有協(xié)同效應(yīng)，并具有良好的安全性。此外，TAT-PiET/TAT-PiET-PROTAC能使他莫昔芬耐藥的ERα陽(yáng)性乳腺癌細(xì)胞對(duì)他莫昔芬重新敏感化。