上海藥物所核酸損傷修復(fù)酶ALKBH的功能調(diào)控研究取得進(jìn)展

　　近年來，基于化學(xué)生物學(xué)的方法和理念開展新藥發(fā)現(xiàn)研究已經(jīng)成為新趨勢(shì)。高質(zhì)量化學(xué)探針的發(fā)現(xiàn)和正確使用，一方面在基礎(chǔ)生物學(xué)研究中成為與遺傳學(xué)手段并重的關(guān)鍵技術(shù)用于研究蛋白質(zhì)的功能，另一方面提供可靠的藥物作用靶標(biāo)的發(fā)現(xiàn)與驗(yàn)證，還可以充當(dāng)藥物化學(xué)優(yōu)化的先導(dǎo)骨架結(jié)構(gòu)。靶向核酸甲基化損傷修復(fù)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(fù)酶深度參與了不同腫瘤的發(fā)生、增殖和轉(zhuǎn)移，被認(rèn)為是抗腫瘤的潛在靶標(biāo)，然而，小分子調(diào)控其修復(fù)功能的研究才剛剛起步。

　　中國(guó)科學(xué)院上海藥物研究所楊財(cái)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(diào)控研究，取得了一系列進(jìn)展。運(yùn)用基于化學(xué)交聯(lián)技術(shù)的結(jié)構(gòu)生物學(xué)手段，揭示ALKBH2和3催化去甲基化的分子識(shí)別機(jī)制（Mol BioSyst, 2010, 2143；Nat Struct Mol Biol, 2012, 671；Sci China Chem, 2013, 307）。在此基礎(chǔ)上，率先報(bào)道了肥胖相關(guān)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(shí)現(xiàn)了對(duì)mRNA去甲基化酶FTO功能的化學(xué)干預(yù)。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(shí)可以熒光示蹤FTO蛋白的胞內(nèi)定位（J Am Chem Soc, 2015, 13736）。

　　該研究運(yùn)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(duì)大腸桿菌造成的損傷。從活性、選擇性、胞內(nèi)靶向性、抑制機(jī)理和表型等多方位比較全面地評(píng)價(jià)了大黃酸通過與AlkB直接相互作用，抑制AlkB對(duì)甲基化損傷核酸的修復(fù)活性，導(dǎo)致核酸甲基化損傷的累積，造成大腸桿菌對(duì)烷化劑損傷更加敏感。

　　同時(shí)研究人員利用結(jié)構(gòu)生物學(xué)，解析了AlkB-大黃酸復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu)，揭示了抑制機(jī)理。更重要的是，將大腸桿菌AlkB的體系推及到腫瘤細(xì)胞中的ALKBH2和3的修復(fù)體系。同時(shí)又揭示了大黃酸通過抑制ALKBH的修復(fù)活性，顯著增加甲基化試劑對(duì)U87腫瘤細(xì)胞的毒性。該研究報(bào)道了具有細(xì)胞可溯性的AlkB及其人同源修復(fù)酶的小分子抑制劑大黃酸，預(yù)示ALKBH2和3修復(fù)酶可以作為抗腫瘤聯(lián)合用藥的候選新靶標(biāo)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(cái)廣指導(dǎo)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(guó)家自然科學(xué)基金和國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃的資助。