识别小分子的新策略为发现靶向药物提供了一条有前途的途径

ScrippsResearch的科学家们开发了一种新策略来识别可以改变蛋白质功能的小分子，为发现靶向药物提供了一条有前途的途径。该小组与其他机构的科学家合作，利用他们的新方法寻找可以改变癌症相关蛋白质活性的小分子。

该研究于4月20日发表在MolecularCell上，改进了以前的方法，这些方法可以筛选小分子是否选择性地附着在蛋白质上，而不是它们是否影响蛋白质的生物活性。新方法围绕使用小分子的两个镜像版本并比较它们如何改变细胞中蛋白质复合物的大小。

小分子特异性结合蛋白质并引起生物学后果的能力是当今大多数药物的基础。通过这种检测，我们正在扩大我们发现这些不仅结合蛋白质而且具有功能影响的小分子的能力。”

近年来，Cravatt的实验室设计了一系列可以不可逆地与蛋白质的某些部分结合的小化学物质。然而，筛选这些化学库以发现它们对蛋白质功能的可能影响通常是一个缓慢而乏味的过程。由于单个蛋白质在细胞生物学中具有不同的作用，因此研究人员通常必须针对每种感兴趣的蛋白质开发专门的功能筛选。例如，一个屏幕可能会确定化学物质是否影响细胞生长，而另一个屏幕可能会确定化学物质是否改变了不同分子的水平。

“仅仅因为一个小分子在物理上与蛋白质结合并不意味着它会改变蛋白质在细胞中的功能，”共同第一作者JarrettRemsberg博士说，他作为美国癌症协会的博士后研究员在ScrippsResearch的Cravatt实验室。前研究生MichaelLazear博士和博士后研究员MartinJaeger博士也是该论文的第一作者。

在这项新工作中，Cravatt的小组使用蛋白质聚集成复合物作为其功能的代表。蛋白质通常通过与其他蛋白质结合来发挥作用——如果这种结合没有发生或被诱导发生，则表明蛋白质的功能可能发生了变化。

研究小组设计了成对的“镜像”分子，称为立体异构体，每个分子都可以不可逆地与蛋白质结合，就像他们以前的化学库的工作方式一样。这对立体异构体让他们确信每个小分子的影响是由于其独特的结构(如果只有一个分子版本改变了蛋白质的功能，那很可能是一种特定的直接相互作用)。一旦他们将细胞暴露在成对的立体异构体中，他们就会使用一种称为尺寸排阻色谱的技术测试目标蛋白质是否存在于不同大小的复合物中，在这种技术中，蛋白质通过具有不同尺寸孔的珠子进行筛选。

为了展示这种方法的实用性，研究人员筛选了一组小分子，看它们是否能够改变前列腺癌细胞中蛋白质复合物的大小。他们确定了一种名为MY-1B的分子，它可以选择性地破坏一种名为PA28的蛋白质复合物，该蛋白质以前被发现在降解癌症蛋白质方面发挥作用。对白血病细胞的进一步研究证实，通过特异性结合蛋白质PMSE1，MY-1B或相关化合物(但不是它们的镜像)可以有效地使PA28复合物失活。

Cravatt及其同事还对一项观察结果进行了跟进，即另一种化学物质EV-96改变了参与细胞内RNA链剪接的蛋白质复合物的大小。该团队发现EV-96减缓了癌细胞的生长，并确定SF3B1是该化学物质结合的蛋白质。

在这两种情况下，新化学物质都代表着科学家们第一次能够靶向蛋白质复合物——;PA28和所谓的剪接体-;用小而简单的合成化学品。

“这意味着研究人员在他们的武器库中拥有了他们以前没有的新化学工具，”雷姆斯伯格说。“这是一个更好地了解这些蛋白质以及研究潜在治疗机会的机会。”

该团队希望他们的方法可以扩展到使用复杂尺寸以外的其他功能读数，他们打算在未来用它来研究不同的细胞类型。

“长期的想法是，我们可以使用这种方法来发现影响任何读数的化合物，”Cravatt说。“当然还有其他读数，我们希望将来能够看到。”