【EJMC】课题组发表FTO抑制剂相关综述
发布时间: 2020-04-08 浏览次数: 108

近日,江苏省药物分子设计与成药性优化重点实验室尤启冬教授、郭小可副教授以通讯作者在European Journal of Medicinal Chemistry发表题为“Recent developments of small molecules targeting RNA m6A modulators”的综述论文,课题组硕士研究生顾婧为论文的第一作者。

      该论文基阐述了近年来对m6A调控相关蛋白在人类疾病中的作用及其结构特征的最新研究进展,并从药物化学的角度介绍了METTL3-14-WTAPFTO等相关靶标调控剂研发的现状,强调了靶向m6A相关蛋白的小分子调控剂作为基础研究工具分子以及相关疾病治疗手段的潜力。对药物化学、生物医学等相关领域的研究人员具有重要的参考价值。

1.m6A相关调控机制


      N6-甲基腺苷(m6A)于1974年首次被发现,是真核生物mRNA中最丰富、保守的修饰类型。脂肪量和肥胖相关蛋白(FTO)作为m6A去甲基化酶的发现首次表明m6A在哺乳动物细胞中的修饰时动态可逆的,这标志着表观遗传调控的研究进入了新的阶段。目前,已知的m6A相关蛋白可以被分为三大类:m6A甲基转移酶(writers)、m6A去甲基化酶(erasers)以及m6A结合蛋白(readers)。

      m6A甲基转移酶的核心部分是由METTL3METTL14以及WTAP组成的复合物,METTL3METTL14的异常表达在急性髓性白血病、子宫内膜癌以及胶质母细胞瘤等癌症以及病毒感染中起重要作用。Simona Selberg的团队采用虚拟筛选手段发现了可以结合于METTL3-14-WTAP的小分子配体,并通过实验测定了这些配体的结合亲和力以及动力学,在酶水平的实验中,所得到的这些配体增加了复合物的催化活性,是m6A甲基转移酶的激动剂。由于有相关报道显示METTL3METTL14表达的上调与胶质瘤患者生存期的改善有关,小分子m6A甲基转移酶激动剂可能具有潜在治疗应用价值,此外,METTL3-METTL14的激活也被认为对HCV具有抗病毒作用。

FTO2011年首次被报道为m6A去甲基化酶,另一个m6A去甲基化酶是同属于AlkB家族的ALKBH5。而2016年以来,关于FTO去甲基化的底物一直存在争议,Jan Mauer及其研究团队认为FTO更倾向于去甲基化N6-2’-O-二甲基腺苷(m6Am)而不是m6AFTO被证明在细胞转化和白血病发生以及ATRA介导的白血病细胞分化中起重要作用,与FTO相关的m6A水平变化还可能是酪氨酸激酶抑制剂耐药性的驱动因素之一。

2.代表性FTO抑制剂FB23以及FB23-2的研发过程


      由于FTOα-酮戊二酸(α-KG)依赖的去甲基化酶,α-KG在去甲基化过程中必不可少,WeiShen Aik及其团队经过筛选发现了一批环状及非环状α-KG类似物都是FTO抑制剂,然而,大部分报道的α-KG型抑制剂是α-KG的化学模拟物或者亚铁离子螯合剂。2012年,天然产物大黄酸(Rhein被鉴别为第一种通过竞争性结合催化结构域来抑制FTO去甲基化活性的强效FTO抑制剂,它能阻断ssRNA底物的结合,但对AlkB亚家族几乎没有选择性。随后,甲氯灭酸(MA在一次高通量筛选中被识别为FTO的选择性抑制剂,而对ALKBH5几乎没有活性。通过对m6A去甲基化酶选择性抑制剂作用机制的研究,2019年该团队报道了对FTO具有高活性(IC50=0.06 μM)、高选择性的化合物FB23,并通过改善理化性质设计合成了肿瘤细胞抗增殖活性更好的化合物FB23-2。随着技术的不断突破,另一个m6A去甲基化酶ALKBH5抑制剂的研发工作也在稳步推进过程中。

 m6A结合蛋白包括含有YTH结构域的蛋白以及其它潜在的能识别并结合m6A的蛋白,它们已被证实通过招募不同的复合物到m6A位点来参与转录后的基因调控。最新研究表明,m6A可以作为YTHDF蛋白的支架,导致YTHDF-m6A-mRNA相分离复合物的形成,液相-液相分离(LLPS)可能会根据甲基化状态来影响m6A修饰的mRNA在细胞内的特性。

由于对m6A的了解仍然需要大量的基础研究,利用药物化学方法识别具有高活性和高选择性的特定蛋白小分子调节剂的意义不仅在于它们在疾病治疗方面的潜在应用前景,这些小分子有望成为帮助科研人员进一步探索m6A相关生物学过程机制的有用工具。


https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0223523420302944

https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2020.112325


供稿:顾婧   审核:王磊