一种新型PROTAC化合物CEP1347-VHL-02选择性降解MLK3，限制三阴性乳腺癌的致癌潜力
文摘
2024-10-09 19:35
北京
近日，来自波兰科学院的Remigiusz Serwa团队和来自美国国立卫生研究院的Rolf E. Swenson教授在《Journal of Medicinal Chemistry》上合作发表了一篇题为《Selective Degradation of MLK3 by a Novel CEP1347-VHL-02 PROTAC Compound Limits the Oncogenic Potential of TNBC》的文章。该研究基于pan-MLK抑制剂CEP1347和E3连接酶VHL (von Hippel-Lindau)的配体，利用靶向蛋白水解嵌合体(PROTAC)技术，开发了一种可选择性降解混合谱系激酶3（MLK3）的化合物，研究发现化合物CEP1347-VHL-02在几种细胞系模型中可通过泛素-蛋白酶体系统有效地靶向MLK3降解，而不降解其他MLK家族成员。此外，他们发现CEP1347-VHL-02在有效降解MLK3的同时也可抑制其在TNBC中的致癌活性，进一步认为这种新型MLK3降解剂CEP1347-VHL-02在三阴性乳腺癌（TNBC）的治疗中具有潜在应用价值。
在过去的几十年里，研究人员们已经设计了几种小分子抑制剂来靶向MLK3和其他MLK家族成员，如CEP1347等，已被作为新的研究抗癌药物，但这些化合物的使用受到其低特异性的限制。针对此类抑制剂的使用缺陷，研究者们以CEP1347为药效团，设计并合成了8种由CEP1347和E3泛素连接酶VHL配体组成的PROTACs，并偶联了不同的连接体(CEP1347-VHL-01−CEP1347-VHL-08)。![]()
为了确定实现有效降解MLK3的最佳连接体长度，研究者们利用免疫印迹检测多西环素(DOX)诱导的MLK3过表达(分别为A375_MLK3和HCC1806_MLK3)的A375和HCC1806细胞株，评估合成的PROTACs化合物对MLK3的降解效率，其中发现化合物CEP1347-VHL-02可以实现对MLK3的有效降解。![]()
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接下来，他们使用蛋白酶体抑制剂Carfilzomib处理HCC1806_MLK3细胞，确认了CEP1347-VHL-02是通过泛素-蛋白酶体途径实现对MLK3的降解作用(图3A)。此外，研究者们通过动力学实验(图3B,C)、蛋白质组学分析（图3E）以及免疫印迹分析实验（图3G），进一步验证了CEP1347-VHL-02对MLK3的选择性降解效果。![]()
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图 3
为了验证CEP1347-VHL-02是否在该激酶高表达的细胞系中降解内源性MLK3，他们使用了乳腺癌细胞系MCF-7(ER+亚型)和MDA-MB-468(TNBC亚型)进行了额外实验，这些实验均证实CEP1347-VHL-02在两种细胞系中都具有最佳的降解能力（图4）。![]()
图 4
最后，他们对MCF-7和MDAMB-468细胞系进行了一系列表型分析。首先，他们观察到经CEP1347-VHL-02处理的MDA-MB-468细胞的克隆生成潜力显著降低（图5A右），而在MCF-7细胞系中没有观察到这种作用（图5A左）。此外，流式细胞术分析结果显示MDA-MB-468细胞增殖降低可能是由CEP1347-VHL-02处理后G2/M期细胞周期阻滞引起的(图5B)，同时研究者们观察到PROTAC对MDA-MB-468细胞凋亡产生了一定的诱导作用(图5C)。这些结果均表明，由于MLK3的降解，选择性地降低了TNBC细胞的致瘤性和侵袭潜力，其中MLK3起致瘤作用。![]()
图 5
总之，研究团队证实了基于PROTAC技术合成的化合物CEP1347-VHL-02可实现对癌细胞系中MLK3的快速和选择性降解。该项研究为MLK3在癌症治疗中的选择性靶向提供了新的机会，并为开发下一代MLK3及相关激酶的降解物铺平了道路。
