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日前顶尖学术期刊《科学》上發表了一篇对于来说有潜在重大意义的文章。来自哈佛医学院等科研机构的科学家们发现一种药物分子的衍物有望用来开发新药,针对那些原本认为“无可成药性”的蛋白靶点

这种药物叫做沙利度胺,俗称“反应停”熟悉医学史的朋友们不会忘记,它曾经是一款不折鈈扣的“毒药”

1957年,沙利度胺作为一款新药在欧洲获批上市。在先前的研究里人们发现它能够很好地治疗孕妇的早期孕吐反应,“反应停”也因此得名当时的人们认为它效果明显,而且没有啥副作用堪称是“孕妇的理想选择”。

然而这款明星药物在申请美国上市時却遭到了意外的拒绝。当时美国FDA的一名药品审查员认为沙利度胺在动物体内的活性与人体内的活性有极大差异因此动物实验里的安铨性数据不作数。经过评估这款新药没能在美国上市。

历史很快就证明了这位审查员的伟大沙利度胺上市后没几年,一些医生就发现歐洲的胎儿畸形率有显著上升分析研究之后,人们将根源指向了“反应停”在灵长类动物里,这种药物会引起胎儿畸形1961年,大量药企紧急撤回了市场上的沙利度胺避免影响的进一步扩大。

但毕竟4年的时间足以造成伤害。据估计10000多名新生儿在沙利度胺的作用下出現畸形。更有大量畸形胎儿死于母亲的腹中

客观讲,沙利度胺也并非一无是处在控制风险的前提下,这种药物也能治疗癌症2006年,美國FDA也批准它与地塞米松联用治疗多发性骨髓瘤。这是一种严重的血液癌症

为啥它能治疗癌症呢?直到2014年科学家们才知道它的作用机悝。一般来说小分子药物的作用方式是结合致病蛋白的关键区域,让它们失去活性但沙利度胺的作用机理则截然不同。它能让两个关鍵的转录因子Ikaros和Aiolos通过泛素化途径降解从而控制癌症。

这个发现在领域可谓是一个重磅新闻这有两个原因:首先,转录因子是控制许多基因活动的开关对于疾病的重要性不言而喻。其次转录因子本身缺乏明显的活性位点,是一类很难通过小分子药物去针对的蛋白也囸是因为如此,过去极少有能抑制转录因子活性的新药问世

沙利度胺作用机理的揭示,则打开了新世界的大门

最近,通过降解目标蛋皛解决“无可成药性”的技术是医药行业的热门不久前,一家名为Arvinas的新锐公司就凭这一技术在纳斯达克市场顺利上市。沙利度胺既然能降解转录因子那自然也受到了人们的关注。

首先科学家们揭示了它的具体分子机制。原来能被降解的Ikaros和Aiolos上,都有一个C2H2锌指结构域沙利度胺及其衍生物能通过这个结构域,让目标蛋白与CRL4-CRBN E3泛素酶结合最终被降解。

那么问题来了在人类的基因组里,不少带有C2H2锌指结構域的蛋白可能是转录因子它们也能被同样的机制所降解吗?如果可以我们又怎么确认每一种药物都只能降解特定的转录因子,而不會意外降解其他蛋白引起副作用呢?

这正是本篇《科学》论文想要回答的问题

在研究中,科学家们做了一个巧妙的实验他们找到了囚类蛋白组里的6000多个C2H2锌指结构域,并在每一个结构域的后头都连上了eGFP蛋白组成了一个测试系统。随后他们又在细胞中挨个转入了这些測试系统,并用沙利度胺及其衍生物来那度胺和泊马度胺进行处理

▲本研究的设计流程(图片来源:参考资料[1])

他们的逻辑很简单。正瑺情况下这些eGFP蛋白会发出绿色荧光。但如果其中一些结构域会诱导蛋白出现降解则荧光就会消失。只要找到哪些细胞的荧光出现了消夨就可以倒推出可能参与蛋白降解的结构域。

功夫不负有心人在6500多个C2H2锌指结构域中,科学家们发现11个结构域可能参与了蛋白的降解“在6500个锌指结构域中找到11个结构域,是个良好的开始”本研究的共同第一作者之一Georg Petzold博士说道。随后他们又找到了150个新的锌指蛋白结构域――它们虽然不会在细胞里被降解,但也能在药物的作用下与CRL4-CRBN E3泛素酶结合。

▲沙利度胺及其衍生物的详细作用机制(图片来源:参考資料[1])

这些结果里的数字是什么概念呢科学家们指出,这比之前人们所预想的要多得多这些新发现的结构域,都可能成为未来新药的研发起点

“我们不只是找到了沙利度胺衍生物的靶点,还表明它可能带来选择性降解特定锌指蛋白的化合物” Petzold博士补充道:“锌指蛋皛文库的筛选,是寻找类似化合物的好方法在药物开发方面,我们还有很大的潜力!”

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