SUMO1

本文将近期药物研发新兴靶标进行汇总，涵盖肿瘤、代谢、呼吸系统等领域，这些靶标一般是近期报道的具有一定治疗潜力的新型靶标，以期为科研人员提供参考。新型靶标的发现是药物研发的关键。本文就近期在国际知名期刊报道的新型药物靶标的研发进展进行汇总（表1），并参考数据库对不同靶标的候选药物研发进展进行阐述。表1：近期报道的新型药物靶标列举Pin1蛋白的SUMOylation（SUMO化修饰）是近年来备受关注的一类蛋白翻译后修饰，高度的蛋白SUMO化促进了结直肠癌、乳腺癌和脑癌等多种肿瘤发展。近期，在Nature Communications上发表了题为“Stabilization of Pin1 by USP34 promotes Ubc9 isomerization and protein sumoylation in glioma stem cells”的文章（Ref 1），其发现Pin1蛋白在胶质瘤干细胞（GSC）中被去泛素化酶USP34稳定而高表达，且Pin1通过催化已知唯一的SUMO E2酶Ubc9来促进GSC中的全局蛋白SUMO化，并揭示了调控Pin1/USP34、Pin1/Ubc9结合的多个激酶，为靶向Pin1蛋白和全局蛋白SUMO化治疗包括胶质瘤在内的癌症提供了多个潜在药物靶标，具有十分重要的基础与转化意义。在该研究中，使用Pin1抑制剂Sulfopin和CDK1抑制剂RO3306联合治疗荷瘤小鼠，有效抑制了GSC中的SUMO1型蛋白SUMO化修饰，减缓了小鼠颅内胶质母细胞瘤（GBM）的生长，极大延长了小鼠生存期。总之，该研究阐明了肿瘤中调控Pin1蛋白稳定性的上游机制，剖析了Pin1上调SUMO1型蛋白SUMO化的下游机制，有助于发展针对GBM和其它受Pin1驱动的恶性肿瘤的治疗新策略。OTUB2肿瘤免疫逃逸给肿瘤的治疗带来了极大障碍。PD-1/PD-L1通路是肿瘤细胞进行免疫逃逸的关键通路。近期，在Nature Communications上发表了题为“Pharmaceutical targeting of OTUB2 sensitizes tumors to cytotoxic T cells via degradation of PD-L1”的文章（Ref 2），确定了肿瘤细胞表达的Otubain-2（OTUB2）是抗肿瘤免疫的负调控因子，通过PD-1/PD-L1信号通路在各种人类癌症中发挥作用，并表明OTUB2具有成为肿瘤诊断和治疗靶标的潜力。在该研究中，通过对TCGA数据分析，发现OTUB2与T细胞活化基因表达呈负相关。随后，通过免疫沉淀质谱等方法，发现了OTUB2和PD-L1存在相互作用，其中PD-L1的ICD结构域以及OTUB2酶活部位的第51位半胱氨酸对OTUB2与PD-L1的相互作用至关重要。在机制方面，OTUB2与PD-L1相互作用，并通过干预内质网蛋白降解（ERAD）通路使PD-L1蛋白去泛素化和稳定。总之，该研究揭示了去泛素化酶OTUB2通过去泛素化作用稳定PD-L1从而促进肿瘤免疫逃逸的机制，并提出了利用靶向OTUB2的功能抑制剂来降低肿瘤细胞PD-L1表达水平，增强细胞毒性T细胞抗肿瘤免疫应答的肿瘤治疗策略。STK24丝氨酸/苏氨酸激酶STK24属于Ste20家族的生发中心激酶（GCK）Ⅲ亚家族，主要涉及激活调控多种细胞功能（包括细胞凋亡和细胞迁移）的丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）级联反应。近期，在Advanced Science上发表了题为“Protein Kinase STK24 Promotes Tumor Immune Evasion via the AKT-PD-L1 Axis”的文章（Ref 3），其揭示了STK24在通过磷酸化AKT和促进PD-L1表达来协调肿瘤免疫逃逸反应中的关键作用，并且通过STK24抑制有效克服了肿瘤对抗PD-1疗法的内在抵抗。研究发现STK24通过削弱肿瘤免疫力来促进肿瘤发生。在免疫缺陷小鼠中，STK24缺陷对肿瘤形成没有明显影响，但在免疫正常的小鼠中显著阻碍肿瘤生长，并伴随着细胞毒性CD8+T细胞和自然杀伤（NK）细胞在肿瘤组织中的增加浸润。进一步发现，STK24通过磷酸化AKT的一个先前未被发现的Thr21位点来增强肿瘤细胞中PD-L1的表达。STK24缺陷显著提高了抗PD-1免疫治疗的疗效。STK24的表达水平与AKT Thr21磷酸化和PD-L1的表达呈正相关，与CD8+T细胞的浸润和患者的生存结果呈负相关。总之，该研究表明STK24可能是开发更有效的免疫治疗干预措施的潜在靶标。PAK4化疗是治疗晚期非小细胞肺癌（NSCLC）的主要方法，使用顺铂的化疗是一线治疗的主要方法。顺铂通过诱导凋亡直接杀死癌细胞，但长期使用顺铂常常导致耐药。p21活化激酶（PAKs）是一个丝氨酸/苏氨酸（Thr）蛋白激酶家族，与许多致癌信号通路密切相关。PAKs在基因转录、细胞骨架重组、致癌转化、细胞增殖和细胞侵袭等方面发挥调控作用。近期，在Cell Death Discovery上发表了题为“Targeting PAK4 reverses cisplatin resistance in NSCLC by modulating ER stress”的文章（Ref 4），其揭示PAK4可能是NSCLC化疗耐药性的一个有价值的治疗靶标。研究数据表明，通过抑制GRP78表达，PAK4敲低可通过调节内质网应激来促进NSCLC对顺铂的敏感性。这为顺铂耐药的机制研究提供新见解。【参考资料】1. 科睿唯安CDDI数据库, 检索日期: 2024年1月23日.2. 生物世界、转化医学网、BioArt、医药观澜、iNature、学术经纬等公开网络资源.声明：发表/转载本文仅仅是出于传播信息的需要，并不意味着代表本公众号观点或证实其内容的真实性。据此内容作出的任何判断，后果自负。若有侵权，告知必删！长按关注本公众号   粉丝群/投稿/授权/广告等请联系公众号助手 觉得本文好看，请点这里↓

XI'AN, China, March 29, 2023 /PRNewswire/ -- The burden of cardiovascular, metabolic, and neurological diseases (including ischemic heart disease, stroke, diabetes, and Parkinson's disease) is particularly high, and these conditions affect millions around the world annually. In order to develop effective treatment strategies against these diseases, it is important to delineate the cellular and molecular pathways that contribute to their development. Three pre-clinical studies published in Volume 13 Issue 2 of Journal of Pharmaceutical Analysis have done just that. The first study, published on December 5, 2022, focused on myocardial infarction (MI), better known as a heart attack. Given that the repair of damaged heart tissue following MI is crucial for maintaining cardiac function and prolonging patient survival, the study explored the mechanisms underlying this process. It focused on elucidating the role of a post-translational modification called SUMOylation and the response of cardiac cells to the lack of SUMO1, a key protein involved in this modification. The study revealed that mutant mice who lack SUMO1 show aggravated systolic dysfunction and infarct size after MI. Single-nucleus RNA sequencing and in vitro studies were conducted in three cell types: cardiomyocytes (heart muscle cells), fibroblasts (which provide collagen and connective tissue for heart cells), and endothelial cells (which line the blood vessels). The authors sum up their findings: "The findings revealed that SUMO1 overexpression and deletion in different cell types have different effects on cardiac recovery following MI. However, its cardiomyocyte-specific overexpression can have cardiac benefits." Hence, modulating SUMO1 expression in different heart cell types could enable the treatment of MI. The second study examined the mechanisms underlying a link between diabetes and Parkinson's disease. One key finding was that high glucose levels in the brain microenvironment contributed to the increased risk of Parkinson's disease in patients with diabetes. Interestingly, the researchers found that high glucose levels enhance the neurotoxic effects of the neurotoxin 6-hydroxydopamine (6-OHDA) in motor neurons. Metabolomic analysis revealed that high glucose levels impair neuronal energy generation pathways, promoting mitochondrial loss and neuronal death. These effects are mediated by a protein called pyruvate kinase M2 (PKM2), which is involved in glucose metabolism. Interestingly, blocking this protein could prevent neuronal damage and reduce the risk of Parkinson's disease in diabetic rats. "Therefore," one author says, "the targeted inhibition of PKM2 could offer a new tool for preventing the development of Parkinson's disease in people with diabetes." The final study explored the potential of a potent antioxidant, celastrol, in mitigating oxidative damage after ischemic stroke. The results of this study, which was published on January 7, 2023, attested to the potential of celastrol in exerting antioxidative effects on astrocytes, a type of brain cell, after ischemic stroke. They showed that celastrol treatment leads to an increase in the expression of a protein called Nrf2 by targeting Nedd4, an enzyme. Liquid chromatography-tandem mass spectrometry revealed that celastrol directly bound to Nedd4, releasing Nrf2 from Nedd4 in astrocytes. Celastrol also blocked the Nedd4-induced increase in astrocytic reactive oxygen species following ischemic injury. Accordingly, celastrol inhibited oxidative stress and astrocyte activation, preventing damage to nerve processes (axons) and apoptosis of neurons. The authors of this study believe that "celastrol could be a potential therapeutic agent for stroke." The findings from this series of studies open up new therapeutic doors and provide hope for the development of better disease management strategies. Reference Title of original paper: SUMO1 regulates post-infarct cardiac repair based on cellular heterogeneity Journal: Journal of Pharmaceutical Analysis DOI: View original content to download multimedia: SOURCE Journal of Pharmaceutical Analysis

欢迎观看重磅直播！300多位同药已预约！来源：药渡撰文：雨巷少年    编辑：丸子含有SrC同源性2的蛋白酪氨酸磷酸酶2（SHP2）是一种非受体蛋白酪氨酸磷酸酶，主要在多种组织的细胞质中广泛表达，属于蛋白酪氨酸磷酸酶(PTP)家族。研究表明，SHP2的失调与异常的细胞增殖、分化、粘附迁移和凋亡有关，使得SHP2成为癌症治疗的有潜力的治疗靶点。目前，针对SHP2靶点尚无药物批准上市，多种不同作用模式的SHP2抑制剂已被成功开发，其中一些已经处于临床试验阶段，进展最快的是诺华研发的处于临床二期的TNO-155。1SHP2靶点介绍1SHP2结构和功能SHP2是一种多结构域的酪氨酸磷酸酶，其结构相对保守，由593个氨基酸残基组成。SHP2由两个SH2结构域（N-SH2和C-SH2）、一个保守的PTP结构域和一个灵活的C端尾部组成（图1）。通常，磷酸酪氨酸可以结合SH2结构域以促进PTP结构域与其底物之间的相互作用。具体来说，N-SH2结构域可以介导SHP2与含磷酸酪氨酸残基的激活剂、去磷酸化底物或适配器蛋白的相互作用。C-SH2结构域与N-SH2和PTP结构域没有直接的表面接触，但可以连接这两个结构域，以提高结合能和底物的特异性。图1.SHP2的蛋白结构研究发现，SHP2的C端尾部有一个无序的氨基酸残基（残基526-593），其中有两个关键的磷酸化位点：Tyr542，Tyr580和一个富含Pro的基序单元。这些C端酪氨酸激酶（PTKs）磷酸化残基对于SHP2的激活是至关重要的，并为含有磷酸酪氨酸残基的蛋白提供结合位点，如生长因子受体结合蛋白2（GRb2）。SHP2的C端Ser558和Ser562残基对于与含有F-box和WD重复结构域泛素连接酶FBXW7的相互作用也是至关重要的。此外，Lys590是SUMO1的SUMO化位点，介导SHP2与Gab1支架蛋白的相互作用（图2）。图2. SHP2的翻译后修饰调节功能在没有N-SH2配体的情况下，由于N-SH2和PTP结构域之间的分子内非共价变构相互作用，抑制SHP2磷酸酶活性。在非活性状态下，Asp61和Tyr62被插入到PTP结构域的催化裂隙中，并封闭其活性位点，这使SHP2保持在一种自抑制状态，并阻断其与含磷酸酪氨酸蛋白结合，抑制磷酸酶活性。因此，N-SH2结构域是SHP2的变构调节因子，并在其激活过程中起着核心作用。此外，SHP2的激活需要从PTP结构域中去除N-SH2结构域，这需要同时与SH2结构域磷酸化酪氨酸基序结合。研究发现，高亲和力的单磷酸化蛋白也可以通过破坏N-SH2-PTP的相互作用来诱导SHP2的催化活性。据报道，N-SH2的结合裂隙处于柔性状态，N-SH2的中心β-sheet的开放有利于SHP2的激活；而C-SH2结构域主要招募高亲和力的双齿状磷酸肽。与封闭的、自抑制状态的相比，SHP2在开放的、活跃的构象状态下对磷酸化的底物蛋白具有更高的亲和力。此外，SHP2磷酸酶活性也可以通过去除N-SH2或两个SH2结构域来调控。2SHP2介导的信号通路含srC同源-2的蛋白酪氨酸磷酸酶2（SHP2），由PTPN11编码，是一种去磷酸化酶，属于蛋白酪氨酸磷酸酶（PTPs）家族。SHP2作为包括Ras-Raf-MEK-ERK、JAK-STAT、PI3K-AKT-mTOR和PD-1/PD-L1通路在内的多种信号通路的汇聚节点，可以增强或拮抗与经典细胞存活相关的和具有底物特异性的免疫调节途径。研究发现，SHP2既可以作为磷酸酶发挥显著的致癌功能，也可以以环境依赖的方式作为肿瘤抑制因子。在非活性状态下，SHP2蛋白的N-SH2结构域与PTP结构域结合并阻断其底物进入催化位点，从而导致SHP2活性受到抑制。当SH2结构域与特定的磷酸酪氨酸基序（motif）结合时，SHP2的自抑制状态被破坏，处于活化开放构象，发挥将底物去磷酸化的功能。研究表明，SHP2参与调节生物体内多种信号通路。SHP2结合位点存在于RTK和骨架衔接子（如GAB、IRS、FRS等蛋白）中，因此这种“分子开关”确保SHP2仅在适当的细胞区域被激活。在生长因子和细胞因子信号传导中，SHP2作用于RAS的上游，并使细胞外调节蛋白激酶ERK/丝裂原活化蛋白激酶MAPK途径完全活化。此外，SHP2的C末端酪氨酸能够响应大多数激动剂而发生磷酸化，酪氨酸磷酸化的SHP2募集接头蛋白GRB2和鸟嘌呤核苷酸交换因子SOS，有助于RAS活化。此外，SHP2通过其N-SH2结构域结合免疫检查点蛋白PD-1的磷酸酪氨酸基序（pTyr motif），参与调节T细胞的活性。因此，SHP2是一个重要的抗癌靶点。图3.SHP2介导的信号通路3SHP2的表达、分布及突变SHP2是由蛋白酪氨酸磷酸酶非受体11型（PTPN11）基因编码的蛋白，这是PTPs超家族中第一个非受体原癌基因。它是一种普遍存在的蛋白质，广泛表达于多种组织类型的细胞质中，同时它也分布于细胞核和线粒体。研究发现，SHP2在多种不同的组织类型中表达，包括大脑、脂肪、甲状腺、心脏、肾上腺、肾脏和子宫内膜等。研究表明，转化生长因子（TGFβ）在成纤维细胞的转录和蛋白水平上均抑制了SHP2的表达。在多发性骨髓瘤中，SHP2的表达也可能通过启动子甲基化而下调。此外，一些微小RNA也可以抑制SHP2的表达。然而，目前对于SHP2蛋白的转录调控机制尚不清楚。通常，野生型SHP2在非活性构象和活性构象之间维持动态平衡。然而，PTPN11基因的突变打破了这种平衡，并影响了SHP2磷酸酶的活性。PTPN11基因上发生两种形式的突变：功能增益（GOF）突变和功能丧失（LOF）突变（图4）。其中，N-SH2结构域中的D61G、D61Y和E76K等GOF突变表明可以通过破坏PTP结构域自抑制状态来增强磷酸酶活性。GOF突变具有双重作用：1、通过减少N-SH2和PTP结构域之间的相互作用来增加磷酸酶活性；2、通过促进催化口袋的底物结合能力来提高磷酸酶活性。在一种独特类型的GOF突变T507K中，SHP2存在于与野生型相似的封闭自抑制构象中，但N-SH2与PTP结构域之间的相互作用较弱，这使得SHP2T507K对GAB1具有更高的亲和力。LOF突变仅发生于PTP结构域，如Y279C、T468M、Q506P和Q510E。这些突变类型可以改变催化位点，并在不影响结合能力的情况下阻断酶活性。此外，SHP2激活的GOF突变聚集在N-SH2和PTP结构域的相互作用界面，如E76D和E76K。这些突变与一些发育障碍有关，并在白血病和多发性实体肿瘤中被发现。PTPN11的错义基因突变会导致努南综合征（Ns）和豹综合征（ls），患病率分别超过50%和80%。PTPN11的获得性GOF突变（D61Y和E76K）是最常见的突变，是幼年骨髓单核细胞白血病的主要原因。激活的SHP2突变也存在于骨髓增生异常综合征（mds，10%）、B细胞急性淋巴细胞白血病（b-all，7%）和急性髓系白血病（aml，4%）中。SHP2的高突变率导致SHP2抑制剂获得性耐药，也是困扰研发人员的一大难题。图4. SHP2的突变类型2SHP2抑制剂的最新研究进展SHP2完成了从“不可成药”到明星靶点的角色转变。SHP2抑制剂经历了从催化位点抑制剂到变构位点抑制剂，再到SHP2降解剂的研发历程。最早，研究人员尝试开发SHP2的催化位点抑制剂，例如含水杨酸、磺酸基团的一类化合物和某些天然产物。但是在PTP家族中磷酸酶活性域高度保守，使催化位点抑制剂在高同源性的SHP1、SHP2、PTP1B中缺乏选择性，而且结构中大多含有模拟磷酸化底物与催化中心相互作用的极性和离子功能基团存在，导致催化位点抑制剂的细胞渗透性和生物利用度较差，甚至表现出了剂量依赖的细胞毒性、心脏和静脉毒性等，使得这类药物难以开发成药。2016年，诺华公司报道了第一款SHP2变构抑制剂SHP099，其以一种全新的变构抑制机制使SHP2蛋白稳定于自抑制构象。它与通过与SHP2变构口袋相互作用来稳定或抑制酶构象的变化，使活性中心不能与底物结合而发挥功能。相比于催化位点抑制剂，变构抑制剂不仅具有良好的SHP2抑制活性，比如RMC-4550、IACS-13909，对SHP2磷酸酶的IC50都在10 Nmol·L-1以内，且选择性高。此外，变构抑制剂具有成药性好、可口服利用等优点弥补了催化位点抑制剂的不足，开启了SHP2抑制剂新的研究方向。目前，针对SHP2靶点尚无药物获批上市，多款SHP2抑制剂获批临床。其中，进展最快的处于Ⅱ期临床阶段的药物TNO-155，领跑SHP2赛道。值得注意的是，TNO155也是首款进入临床阶段的SHP2抑制剂。SHP2作为一个明星癌症靶点，吸引了国内外多家药企布局研发。如：诺华、艾伯维、加科思、诺诚健华、苏州勤浩医药等。其中，国内进展最快的加科思的JAB-3068。据不完全统计，目前针对SHP2小分子抑制剂有：II期临床药物4个，I期临床药物11个。此外，多个研究机构布局SHP2降解剂的开发，这是未来研究SHP2的方向之一。（图5）图5.SHP2抑制剂研究进展（图片来源：凯莱英药闻）3小结过去几年里，基于SHP2抑制剂的研发已经取得了长足的进步。早期研发的靶向催化位点的SHP2抑制剂均因选择性差、生物利用度低等原因未能成药。因此，SHP2变构抑制剂的开发已成为重要的研究方向。然而，也有研究表明，目前成功开发的基于变构位点的SHP2抑制剂存在着脱靶问题。SHP2抑制剂在联合用药和替代药物的使用方面有很大的优势和空间。我们相信，SHP2抑制剂将会成为新一个药物研发的掘金之地，有望产生重磅炸弹级别的全新抗癌药物，造福更多的患者。参考文献：1、凯莱英药闻.《 打破“不可成药”魔咒，SHP2抑制剂谁将率先突围？》2、A CompreheNsive review of SHP2 aNd its role iN CaNCer. doi.org/10.1007/s13402-022-00698-1.3、The ‘Shp’iNg News: SH2 domaiN-CoNtaiNiNg TyrosiNe phosphatases iN Cell sigNaliNg. TreNds BioChem. SCi. 28, 284–293 (2003)4、StruCtural aNd MeChaNistiC INsights iNto LEOPARD SyNdrome-AssoCiated SHP2 MutatioNs. J. Biol. Chem. 288, 10472–10482 (2013)5、What Have We LearNed from SH2 DomaiNs? Methods Mol. Biol. 1555, 37–43 (2017)封面图/摘要图：123rf版权声明/免责声明本文为授权转载内容，版权归作者所有。本文不具有任何商用、医用、投资用参考意义。欢迎朋友们批评指正！衷心感谢！文中图片、视频或为药时代购买的授权正版作品，或来自微信公共图片库，或取自公司官网/网络根据CC0协议使用，版权归拥有者。任何问题，请与我们联系（电话：13651980212。微信：27674131。邮箱：contact@drugtimes.cn）。衷心感谢！新药出海正当时，如何劈波斩浪直抵彼岸？——张江生命科学国际创新峰会上，这场“高考”非常火爆，就像冬天里的一把火！谢雨礼博士 | 未来十年新药研发，我们要做什么？MNC对「法案」的反击：礼来终止小分子药管线，AZ可能再也不在美国推出新抗癌药了...推荐阅读急急急！线上线下奖品太多抽不完了！药时代直播间奖品再升级，等君来抽！（附往期中奖名单）本周重磅！ADC领域NextCure与LegoChem合作；全球首款！ETa单抗、狼疮肾炎CAR-T获批临床！IDH1最新进展！新药出海正当时，如何劈波斩浪直抵彼岸？——张江生命科学国际创新峰会上，这场“高考”非常火爆，就像冬天里的一把火！【年度回顾】大话NASH新药研发！——2022年的进展和希望！| 肝病新药联盟直播第1期药时代BD-033项目 | FXR靶向 安全有效潜在BIC小分子 NASH I期项目股价过山车，FDA发了CRL，但专家咨询委员会支持，事情又回到了原点产品疗效太好也会引发股价大跌？小公司经不起折腾了...引领数字化转型！勃林格殷格翰荣膺2022上海国际生物医药产业周“数字化转型先锋企业”！MNC对「法案」的反击：礼来终止小分子药管线，AZ可能再也不在美国推出新抗癌药了...重磅资讯！亚硝胺潘多拉魔盒已经打开；美国最高法院拒绝受理BMS诉吉利徳的CAR-T专利侵权案；NIH加强临床试验结果公开管理谢雨礼博士 | 未来十年新药研发，我们要做什么？工艺表征中缩小模型的建立和确认前赛诺菲CEO上任渤健，曾被董事会一致票走，二者能否重振雄风？药时代BD-044项目 | 第三代linker技术ADC新药 靶向Claudin18.2 海外公司寻求中国合作伙伴CDMO内容分享 | 生物药无菌灌装生产，干货一网打尽！点击这里，与～20万+同药们喜相逢！