上海药物研究所谭敏佳团队揭示了天然产物的共价修饰靶点及其抗肿瘤活性的潜在分子机制

具有巨大结构多样性的天然产物对各种疾病具有治疗作用，大约25%-50%的上市药物来源于天然产品。含有亲电基团的一类天然产物能够与蛋白质的亲核试剂形成不可逆键。这些共价抑制剂被认为具有提高药效、选择性和药效持续时间的优势，这表明来自天然来源的共价抑制剂为药物发现和开发提供了丰富的资源。

Eriocalycin B（EB）、17-羟基jolkinolide B（HJB）、孤雌内酯（PN）、黄原胶（XT）和穿心莲内酯（AG）是具有多种抗癌活性的萜类天然产物，通常带有亲电基团（α、β-不饱和羰基和/或环氧化物），能够共价修饰蛋白质半胱氨酸残基。然而，它们的直接靶点和潜在的分子机制在很大程度上仍不清楚，这限制了这些化合物的发展。

图片来源：https://doi.org/10.1038/s41401-023-01072-z    

近日，来自上海药物研究的研究者们在Acta Pharmacol Sin.杂志上发表了题为“Investigation of targets and anticancer mechanisms of covalently acting natural products by functional proteomics”的文章，该研究揭示了天然产物的共价修饰靶点及其抗肿瘤活性的潜在分子机制。

在这项研究中，研究者进行了基于TMT的定量蛋白质组学分析，以在全系统范围内识别显著差异表达的蛋白质和调节的途径。途径富集分析显示，所有这五种天然产物都影响了泛素介导的蛋白水解途径。由于EB和PN具有更高的增殖抑制活性，研究者开发了一个ABPP平台来识别它们优先修饰的靶标以及确切的共价结合位点。

定量蛋白质组学和ABPP实验都表明PN与蛋白质泛素化事件有关，Western印迹分析进一步验证了这一点。选择PN的潜在靶点USP10进行进一步验证。体外结果显示PN共价修饰了USP10，并对USP10的功能产生了抑制作用。与阴性对照细胞相比，USP10敲低MDAMB-231细胞对PN介导的细胞生长抑制具有显著的抗性。这些结果表明，PN通过至少部分共价结合USP10来抑制MDA-MB231细胞的增殖。值得注意的是，PN含有一个α，β-不饱和羰基和一个环氧化物，这两个基团都能修饰半胱氨酸。需要对结构-活性关系进行进一步研究，以阐明该化合物的药效团。

PN处理样品中USP10下游底物的蛋白质表达变化显示，RAF1、RPS2和SKP2的表达水平显著下调。RAF1是RAS激活和下游MEK-ERK信号传导之间的关键环节，参与增殖、分化和凋亡等多种细胞过程。RPS2在恶性前列腺癌症样本中过度表达，可能成为潜在的治疗靶点。SKP2是SCF（SKP1-CUL1-F-box蛋白）E3泛素蛋白连接酶复合物的底物识别成分，通过降解程序性细胞死亡蛋白4（PDCD4）促进乳腺癌症。

EB和PN的显著差异表达蛋白的蛋白-蛋白相互作用网络。

图片来源：https://doi.org/10.1038/s41401-023-01072-z

综上所述，EB和PN可能具有相似的分子机制，部分是通过调节蛋白泛素化，而ABPP的结果表明EB和PN可以与不同的靶标相互作用。这些关于EB潜在靶点的线索可能有助于理解EB影响的乳腺癌症细胞增殖的分子机制，这仍需要通过其他独立实验进一步验证。（生物谷 Bioon.com）

参考文献

Wen-si Zhao et al. Investigation of targets and anticancer mechanisms of covalently acting natural products by functional proteomics. Acta Pharmacol Sin. 2023 Mar 17. doi: 10.1038/s41401-023-01072-z.