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比较研究
.2008年11月；4（11）：691-9。
doi:10.1038/nchembio.117。 Epub 2008年10月12日。

靶向多药理学：酪氨酸和磷脂酰肌醇激酶双重抑制剂的发现

贝斯·阿普塞尔 1, 吉米·布莱尔, 比阿特丽斯·冈萨雷斯, 塔米姆·M·纳齐夫, 莫里·费尔德曼, 布莱恩·艾森斯坦, 兰迪·霍夫曼, 罗杰·威廉姆斯, 凯文·M·肖卡特, 扎卡里骑士
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比较研究

靶向多药理学：酪氨酸和磷脂酰肌醇激酶双重抑制剂的发现

贝斯·阿普塞尔等。 自然化学生物. 2008年11月.

摘要

多靶点激酶抑制剂的临床成功刺激了人们努力以最佳选择性模式识别混杂药物。目前尚不清楚在多大程度上可以合理设计此类药物，尤其是针对结构不同的靶点组合。在这里，我们报告了对酪氨酸激酶和磷脂酰肌醇-3-OH激酶这两个蛋白质家族进行有效抑制的分子的系统发现，这两个蛋白家族是最热门的癌症药物靶点。通过反复化学合成、X射线晶体学和激酶水平的生物化学分析，我们确定了抑制这两个家族中新靶组合光谱的化合物。晶体结构表明，这些分子的双重选择性由两类酶中保守的疏水口袋控制，并可通过药物骨架中的可旋转键进入。我们发现，一种化合物PP121通过直接抑制致癌酪氨酸激酶和磷脂酰肌醇-3-OH激酶来阻止肿瘤细胞的增殖。这些分子证明了进入交叉两个癌基因家族的化学空间的可行性。

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数字

图1
图1。酪氨酸激酶和PI3-K的结构和序列比较
(一)c-Src激酶结构域的主干结构与Src家族酪氨酸激酶Hck（左）、受体酪氨酸激酶VEGFR2（中）和PI3-K p110γ（右）的激酶结构域对齐。成对序列标识和主干r.m.s.d.的统计如下所示。括号中显示了用于每次比对的残留物数量。(b条)酪氨酸激酶c-Src、Hck、VEGFR2和PI3-K p110γ的激酶结构域的序列比对。与c-Src相关的保守残基被染成红色。p110γ序列通过两个叠加关键二级结构元素的蛋白质的x射线结构手动与c-Srch对齐。省略了含有残基944–1001的VEGFR2插入物。
图2
图2。吡唑并嘧啶抑制剂的生化靶选择性
(一)发现双重抑制剂和IC的实验策略50针对14个酪氨酸和磷脂酰肌醇激酶（10µM ATP）测试的八个分子的值（µM）。集成电路50小于0.1µM的值被涂成红色。吡唑并嘧啶N4和N5被标记为与激酶形成氢键。(b条)本研究中的7种抑制剂（右栏）和5种参考化合物（左栏）对84种酪氨酸激酶和135种丝氨酸/苏氨酸激酶的抑制百分比。PP抑制剂在1µM药物和通常10µM ATP下进行测试。来自Invitrogen SelectScreen分析的数据。(c（c）)172种吡唑并嘧啶抑制剂和8种参考化合物的目标选择性主成分分析。关键化合物已标记。
图3
图3。与人p110γ结合的S1和S2的晶体结构
(一)S1与p110γ的结合模式，从ATP结合袋入口（左）和ATP结合袋上方（右）观察。虚线表示氢键。(b条)S2与p110γ的结合方式。
图4
图4。吡唑并嘧啶与酪氨酸激酶和PI3-Ks结合的结构比较
(一)IC之间的相关性50针对Src（x轴）和Hck或门卫突变型Src T338I（y轴）的抑制剂值。(b条)S1相对于c-Src（顶部）和p110γ（底部）中ATP的结合方向。(c（c）)与c-Src（蛋白色红色，药物橙色：S1、PP102、PP121和PP494）和p110γ（蛋白蓝，化合物灰色：S1和S2）结合的抑制剂的共晶结构重叠。看门人残基Thr338（c-Src）和Ile879（p110γ）被突出显示。(d日)（上图）催化赖氨酸（Lys295）在活性c-Src中与Glu310形成氢键。（中心）螺旋C和Glu310在含有PP102的C-Src结构中无序。（底部）PP121与Glu310形成氢键，并在与C-Src结合时排列螺旋C。
图5
图5。PP121直接抑制p110α/mTOR
(一)酪氨酸激酶下游信号传导示意图。并非所有箭头都表示直接的物理交互。强调了本研究中使用的药物及其关键靶点。(b条)LN229和(c（c）)用PP102或PP121（0.040至10µM）处理血清中的U87胶质母细胞瘤细胞（10%）。细胞被裂解，信号蛋白的磷酸化被western blotting探测。pS6（Ser235/236），pErk（Thr202/Tyr204）。(d日)用PP102、PP121、PI-103、PIK-90或索拉非尼（0.040至10µM）治疗72小时后，测量肿瘤细胞的增殖。在三种血清浓度（0.5%、2%和10%）下测试每个细胞系。(e（电子）)使用PP121或PI-103（2.5µM）或载体（0.1%二甲基亚砜）治疗24小时后，通过流式细胞仪进行细胞周期分析。
图6
图6。PP121直接抑制Src
(一)用v-Src（Thr338）转化的NIH3T3细胞用指示浓度的每种抑制剂处理（2 h），溶解并印迹指示蛋白。分子量与磷酸酪氨酸（pTyr）印迹相邻。(b条)用指示的抑制剂处理v-Src（Thr338）转化的NIH3T3细胞（2.5µM，24 h），然后用FITC-指骨磷脂（肌动蛋白）和DAPI（DNA）染色。获得肌动蛋白应力纤维的细胞百分比通过计数进行量化，而不考虑样本身份。
图7
图7。PP121直接抑制Ret
(一)用每种抑制剂的指定浓度处理TT甲状腺癌细胞（2小时），溶解并印迹指定蛋白。pRet（Tyr905）。(b条)用每种抑制剂的剂量反应（0.040至10µM）处理TT细胞，并在13天后对细胞数量进行定量。每三天补充一次药物。
图8
图8。PP121在CML细胞中重复靶向Bcr-Abl和PI3-K/mTOR
(一)用PP121、PI-103或伊马替尼（0.080至20µM）处理表达Bcr-Abl（左柱）或Bcr-Abl T315I（右柱）的BaF3细胞120分钟。裂解细胞并通过western blotting检测信号蛋白的磷酸化。(b条)BaF3 Bcr-Abl和BaF3 B-Cr-Abl T315I细胞对所选药物（2.5µM）的增殖。(c（c）)药物治疗导致细胞凋亡的百分比。BaF3 Bcr-Abl细胞（2.5µM，36小时）、BaF3 Bcr-Abl T315I和K562细胞（5µM，72小时）。(d日)c组处理后剩余活细胞的细胞周期分析。
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中的注释

  • 一石二鸟。
    Bilanges B、Torbett N、Vanhaesebroeck B。 Bilanges B等人。 自然化学生物。2008年11月；4(11):648-9. doi:10.1038/nchembio1108-648。 自然化学生物。2008 PMID：18936744 没有可用的摘要。

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    1. 克劳斯DS，范·埃滕RA。酪氨酸激酶作为癌症治疗的靶点。《新英格兰医学杂志》，2005年；353:172–187.-公共医学
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