鄧賢明教授課題組在Cell Chemical Biology發(fā)文報(bào)道靶向v-ATPase的天然產(chǎn)物verucopeptin有效抑制腫瘤多重耐藥
腫瘤多重耐藥是指在化療藥物治療過程中腫瘤細(xì)胞對(duì)多種不同結(jié)構(gòu)和作用機(jī)制的藥物普遍產(chǎn)生了耐藥現(xiàn)象，成為影響腫瘤化療預(yù)后的重要因素，是當(dāng)前腫瘤研究與藥物開發(fā)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。由于腫瘤多重耐藥的成因復(fù)雜，目前臨床上針對(duì)腫瘤多重耐藥的藥物，如ABC transporter小分子抑制劑等，表現(xiàn)并不盡如人意，因此解決腫瘤細(xì)胞多重耐藥問題亟需新的策略。
2020年7月9日，細(xì)胞應(yīng)激生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、天然產(chǎn)物源靶向藥物國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室、廈門大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院鄧賢明教授課題組在《Cell Chemical Biology》在線發(fā)表題為“Pharmacological Targeting of Vacuolar H+-ATPase via Subunit V1G Combats Multidrug-resistant Cancer”的研究論文。該研究發(fā)現(xiàn)小分子天然產(chǎn)物verucopeptin靶向v-ATPase的V1G亞基，有效的抑制v-ATPase的活力和mTORC1信號(hào)通路從而導(dǎo)致多重耐藥腫瘤細(xì)胞死亡，并揭示v-ATPase可以作為一個(gè)潛在的多重耐藥腫瘤治療靶點(diǎn)。
鄧賢明教授課題組首先運(yùn)用表型篩選（phenotypic screening）策略，基于vincristine誘導(dǎo)的多重耐藥胃癌細(xì)胞系SGC7901/VCR，對(duì)課題組自有的微生物來源的天然產(chǎn)物庫(kù)（約2000個(gè)單體化合物）進(jìn)行了細(xì)胞毒篩選。結(jié)果發(fā)現(xiàn)環(huán)酯肽天然產(chǎn)物verucopeptin能夠顯著抑制SGC7901/VCR細(xì)胞生長(zhǎng)，半致死濃度IC50為1.4 μM，而多種化療藥物包括紫杉醇，順鉑等都對(duì)SGC7901/VCR無效（IC50> 30 μM）。同時(shí)，verucopeptin對(duì)doxorubicin誘導(dǎo)的多重耐藥細(xì)胞K562R也展示出了優(yōu)異的活性，半致死濃度IC50僅為0.33 μM。這表明verucopeptin可能對(duì)多重耐藥腫瘤細(xì)胞都有優(yōu)異的活性。為了探索verucopeptin導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞死亡的機(jī)制，鄧賢明教授課題組與加州大學(xué)圣克魯茲分校分子細(xì)胞與發(fā)育生物學(xué)系Melissa S. Jurica教授合作，運(yùn)用高通量成像靶點(diǎn)分析方法（cytological profiling），將verucopeptin與480個(gè)已知細(xì)胞活性的化合物進(jìn)行評(píng)價(jià)，通過對(duì)成像表型進(jìn)行聚類分析，發(fā)現(xiàn)verucopeptin可能作用于含有膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器。隨后，鄧賢明教授課題組合成了基于verucopeptin的小分子探針VE-P，用于靶點(diǎn)垂釣。應(yīng)用該探針，通過“原位點(diǎn)擊化學(xué)”(in situclick chemistry)的方法，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)VE-P跟溶酶體存在明顯的共定位。進(jìn)一步通過化學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)（chemical proteomics）對(duì)垂釣獲得的靶蛋白鑒定表明，verucopeptin可能作用于ATP驅(qū)動(dòng)的質(zhì)子泵v-ATPase。體外蛋白質(zhì)共沉淀實(shí)驗(yàn)證實(shí)，在v-ATPase所有亞基中只有V1G亞基和VE-P有相互作用。結(jié)合定點(diǎn)耐藥突變細(xì)胞株的構(gòu)建，闡明了verucopeptin與V1G相互作用的關(guān)鍵位點(diǎn)（Leu99和Cys104）。
v-ATPase和mTORC1可以通過改變細(xì)胞內(nèi)外pH梯度以及對(duì)細(xì)胞代謝重編程，上調(diào)MDR1等方式強(qiáng)化腫瘤細(xì)胞的多重耐藥表型。因此通過活性小分子高效調(diào)節(jié)這兩個(gè)復(fù)合體是干預(yù)多重耐藥腫瘤的潛在策略。Verucopeptin是目前報(bào)道的第一個(gè)靶向V1G亞基的v-ATPase抑制劑。和已知的v-ATPase抑制劑——靶向V0C亞基的bafliomycin A以及靶向V1A亞基的Eq相比，verucopeptin可以同時(shí)高效抑制v-ATPase和mTORC1的活力，導(dǎo)致多重耐藥腫瘤細(xì)胞死亡。另外，verucopeptin在SGC7901/VCR的小鼠移植瘤模型中也具有顯著的體內(nèi)藥效。該工作驗(yàn)證了v-ATPase作為一個(gè)多重耐藥腫瘤治療潛在靶點(diǎn)的可行性。
據(jù)悉，該論文由哈佛醫(yī)學(xué)院麻省總醫(yī)院癌癥中心、加州大學(xué)圣克魯茲分校、臺(tái)灣大學(xué)藥學(xué)院、山東大學(xué)藥學(xué)院、上海交大醫(yī)學(xué)院瑞金醫(yī)院國(guó)家轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究中心、廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院、分子影像中心、生科院等單位合作完成，廈門大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院博士后王躍宙、博士生張磊、博士生魏燕玲、博士后黃偉和助理教授李莉?yàn)樵撜撐牡墓餐谝蛔髡撸囐t明教授為通訊作者。該研究得到了科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金委和中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)等的資助。
原文鏈接：https://www.cell.com/cell-chemical-biology/fulltext/S2451-9456(20)30234-8
【鄧賢明教授團(tuán)隊(duì)簡(jiǎn)介】
鄧賢明教授團(tuán)隊(duì)針對(duì)重大疾病，以“首創(chuàng)藥物（First-in-class therapeutics）”發(fā)現(xiàn)為目標(biāo)，專注“未靶激酶”的藥物發(fā)現(xiàn)化學(xué)生物學(xué)研究。近五年以通訊作者（或共同通訊）在Cell、Sci. Transl. Med.、J. Exp. Med.、Nat. Commun.、Cancer Res.、Br. J. Pharmacol.、J. Med. Chem.等其它雜志發(fā)表SCI論文26篇。同時(shí)相關(guān)成果專利5項(xiàng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)轉(zhuǎn)讓。
（生命科學(xué)學(xué)院）
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