吳方課題組與濟(jì)南大學(xué)合作發(fā)現(xiàn)全新骨架天然產(chǎn)物可特異抑制細(xì)胞內(nèi)糖基轉(zhuǎn)移酶GalNAc-Ts活性
?????? 小分子抑制劑不僅可以作為開(kāi)發(fā)相關(guān)疾病新療法的有效藥物先導(dǎo)物，還可作為研究靶點(diǎn)在細(xì)胞中生物學(xué)功能的化學(xué)探針。上世紀(jì)70年代，研究者從鏈霉菌分離得到的天然產(chǎn)物衣霉素（Tunicamycin），發(fā)現(xiàn)其可全局性地抑制細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的N-糖基化翻譯后修飾，利用該抑制劑的研究系統(tǒng)揭示了N-糖基化在蛋白質(zhì)折疊和運(yùn)輸?shù)墓δ?。目前，衣霉素已成為研究蛋白質(zhì)N-糖基化必不可少的工具。而針對(duì)細(xì)胞內(nèi)另一種廣泛存在的O-糖基化翻譯后修飾，目前還沒(méi)有活性抑制劑可在靶性地調(diào)控細(xì)胞內(nèi)全局性O(shè)-糖基化水平。
?????? 近年來(lái)，研究者發(fā)現(xiàn)負(fù)責(zé)O-糖基化的GalNAc-Ts酶可催化多種重要底物蛋白的O-糖基化，如angiopoietin-like 3 (ANGPTL3)、fibroblast growth factor 23 (FGF23)、amyloid beta precursor protein (APP)及apoC-III等。而且，靶向分泌的ANGPTL3、FGF23及Abeta(APP的剪切產(chǎn)物)的抗體已經(jīng)被FDA批準(zhǔn)分別用于治療家族高膽固醇血癥（再生元Evkeeza?單抗）、低磷酸鹽血癥佝僂病(Ultragenyx藥業(yè)Crysvita?單抗)及老年癡呆癥（渤健和衛(wèi)材公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)Aducanumab?單抗）。
?????? ?因此，發(fā)現(xiàn)靶向GalNAc-Ts的特異小分子抑制劑，不僅能為研究細(xì)胞內(nèi)O-糖基化功能提供藥理學(xué)工具，也能為相關(guān)疾病研究提供新線索和新靶點(diǎn)。
?????? 上海交大系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)研究院吳方課題組針對(duì)這一科學(xué)問(wèn)題，在美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)Linstedt教授研發(fā)的特異性GalNAc-T2活性報(bào)道工具上，通過(guò)在細(xì)胞水平進(jìn)行高通量篩選約7000個(gè)FDA批準(zhǔn)藥物或天然產(chǎn)物小分子，發(fā)現(xiàn)了一類來(lái)源于中藥款冬花的具有新穎化學(xué)骨架的奎寧酸衍生物可特異在靶性的抑制細(xì)胞內(nèi)或體外純化的GalNAc-T2活性。重要地，該類抑制劑無(wú)細(xì)胞毒性，避免了開(kāi)發(fā)藥理性抑制劑所面臨的非特異性和細(xì)胞毒性問(wèn)題。進(jìn)一步，利用基因編輯工具CRISPR/Cas9敲除O-糖糖鏈延伸關(guān)鍵蛋白質(zhì)COSMC，發(fā)現(xiàn)這些抑制劑仍然可抑制O-糖糖鏈含量，說(shuō)明其可靶向負(fù)責(zé)O-糖糖鏈起始的GalNAc-T2而非抑制其它糖鏈延伸的糖基轉(zhuǎn)移酶。
?????? 此外，體外結(jié)構(gòu)活性關(guān)系研究表明，這些抑制劑奎寧酸骨架上的兩個(gè)咖啡酸是發(fā)揮抑制活性必需的關(guān)鍵藥效團(tuán)；分子突變實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明其結(jié)合位點(diǎn)位于GalNAc-T2的催化結(jié)構(gòu)域；表面等離子共振技術(shù)發(fā)現(xiàn)抑制劑與GalNAc-T2的親和力常數(shù)KD可達(dá)9 μM和1.3 μM，說(shuō)明化合物與GalNAc-T2具有較強(qiáng)的直接結(jié)合。
? ? ? ?綜上所述，本研究發(fā)現(xiàn)的新型O-糖基化天然產(chǎn)物抑制劑，可在細(xì)胞內(nèi)特異地抑制GalNAc-T2活性和O-糖基化。這些發(fā)現(xiàn)可為研究GalNAc-T2和O-糖基化的功能提供具有生物活性和特異性的藥理性探針工具，還能為相關(guān)疾病研究提供藥物先導(dǎo)物和新靶點(diǎn)。
?????? 該題為“Novel Quinic Acid Glycerates from Tussilago farfara Inhibit Polypeptide GalNAc-Transferase.?https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/cbic.202100539）”文章于2021年12月1日在化學(xué)生物學(xué)國(guó)際期刊ChemBioChem在線發(fā)表。上海交大博士生馮娟和濟(jì)南大學(xué)碩士生李鈺鵬為共同第一作者，濟(jì)南大學(xué)張華教授和上海交大吳方研究員為通訊作者，該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、山東省自然科學(xué)基金等基金的資助。
稿件來(lái)源：吳方課題組
圖文編輯：王華瑤
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