在体内靶向降解PCSK9的自噬束缚化合物(ATTEC)
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科技
2024-01-16 17:16
北京
近日，复旦大学药学院古险峰教授、郭薇副教授课题组在药物化学权威期刊《Journal of Medicinal Chemistry》发表了题为“Targeted Degradation of PCSK9in vivo by Autophagy-tethering Compounds”的研究性论文。该论文设计合成了一系列经自噬通路降解靶蛋白 PCSK9 的自噬小体绑定化合物(ATTEC)，并在分子、细胞和动物水平上进行了药效学评价及药理机制的研究。![]()
ATTEC可以同时连接靶蛋白和自噬小体蛋白LC3B，进一步将靶蛋白包裹进自噬泡中，逐渐形成自噬小体，随后与溶酶体结合形成自噬溶酶体，最终实现靶蛋白降解。本研究选择了具有一定结合亲和力的PCSK9配体四氢异喹啉衍生物，通过不同长度和不同类型的连接链将其与LC3B的配体GW5074类似物进行连接，设计并合成了一系列靶向自噬途径的PCSK9蛋白降解剂，以Huh7人肝癌细胞为工具细胞研究PCSK9的表达来评估它们的活性。研究筛选出4个活性较高的化合物PCSK9·ATTECs (OY1-OY4)发现所有化合物都能降低PCSK9蛋白水平，并具有明显的“钩效应”，所有PCSK9·attec均表现出降低PCSK9的最佳剂量。![]()
进一步研究了OY化合物是否确实可以通过自噬降低PCSK9水平。ATTEC降低POI水平的先决条件是直接结合POI和关键的自噬体相关蛋白LC3，通过Biacore技术检测OYs与PCSK9和LC3B的结合亲和力，结果表明，OYs在体外可直接与PCSK9和LC3B蛋白相互作用，并呈剂量依赖性。OY1和OY3与PCSK9的结合亲和力优于其他两种OYs，其中OY3可以更显著地降低PCSK9的水平。![]()
PCSK9在经OY3处理的Huh7细胞中与LC3B和LAMP1具有良好的共定位，PCSK9与LC3B以及LAMP1具有较强的相关性，而空白组、AN-OCH3组、AN-Br组和P9组的结果显示PCSK9-LC3B和PCSK9-LAMP1的共定位较差。因此表明，OY3在Huh7中具有招募PCSK9和LC3B的能力，可将PCSK9和LC3B捆绑在一起并导致PCSK9在溶酶体中自噬降解。自噬抑制剂NH4Cl阻断了OY3引入的PCSK9降低作用，表明OY3靶向PCSK9，导致PCSK9自噬降解，蛋白酶体抑制剂carfilzomib不影响OY3的降解活性，表明OY3主要通过自噬而非UPS降解PCSK9。![]()
在检测了一系列炎症相关标志物，如NOX4和NLRP3的水平后发现，与PCSK9配体和LC3配体相比，只有OY3对炎症标志物有明显的改善作用。且OY3降低了甘油三酯水平，提高了Huh7细胞抵抗氧化应激的能力，能减轻给药后细胞的氧化应激损伤，表明OY3处理后细胞状态得到改善。接着检测了在接受或不接受OY3治疗的Huh7细胞中DiI-LDL的摄取。在OY3组中LDL摄取显著增加，这表明OY3降低PCSK9水平在很大程度上阻断了LDLR的降低，随后导致LDL摄取增加。![]()
研究OY3对动脉粥样硬化模型小鼠的改善作用，通过对OY3给药14天后小鼠血浆LDL-C和TG的测定，确定了最佳给药浓度为15 mg/kg/d ，结果表明OY3具有剂量依赖性的“钩效应”，可降低肝脏血浆LDL-C、TG和PCSK9水平。随着肝脏中LDLR水平的增加，还观察到反向剂量依赖的“钩效应”。OY3可以减少肝脏中TGs的积累，减轻肝脏的氧化应激和损伤，PCSK9降解剂OY3在体内延缓了动脉粥样硬化斑块的形成，PCSK9的降低有利于脂质代谢和动脉粥样硬化症状的改善。![]()
在细胞和体内水平上，OY3可以通过降低他汀类药物诱导的PCSK9的高表达来提高LDLR蛋白水平。OY3与辛伐他汀联用具有较好的降脂效果，对脂质代谢紊乱有一定的影响。![]()
综上所述，此研究设计合成的系列化合物具有良好的靶向PCSK9降解活性，证明了通过自噬途径设计PCSK9小分子靶向降解剂的合理性。
