2020年8月17日,北京生命科学研究所/清华大学生物医学交叉研究院韩霆/齐湘兵课题组合作在eLife杂志在线发表了题为“Discovery of a molecular glue promoting CDK12-DDB1 interaction to trigger cyclin K degradation” 的研究论文(https://elifesciences.org/articles/59994)。
传统的小分子药物靶点大多是具有成药口袋的蛋白(例如蛋白激酶和G蛋白偶联受体),这类蛋白约占蛋白质组的20%。近年来兴起的靶向蛋白降解(targeted protein degradation)技术为剩下的80%的蛋白靶点提供了成药策略,因此获得了学术界和工业界的广泛关注。
分子胶(molecular glue)是一类作用于蛋白与蛋白相互作用界面的化学小分子,是众多靶向蛋白降解技术中成药性较好,但也是难度较大的一个分支。韩霆/齐湘兵课题组通过高通量小分子化合物筛选发现了一类新的分子胶HQ461,并且利用化学遗传学和生物化学重组,揭示了HQ461通过诱导CDK12和DDB1的相互作用,导致CDK12结合蛋白cyclin K多泛素化和降解的作用机理。
NRF2在近四分之一的肺癌中过表达,通过识别抗氧化识别元件(ARE)来激活下游基因表达,是造成癌症细胞增殖和耐药性的关键转录因子。该研究的出发点是筛选拮抗NRF2活性的小分子抑制剂,通过在肺癌细胞系A549中利用抗氧化识别元件-荧光素酶(ARE-luciferase)报告基因系统对65790种化合物进行筛选,发现候选化合物HQ461能够降低ARE-luciferase的活性,并且具有杀伤癌症细胞的能力。但是,野生型和NRF2敲除的A549细胞对HQ461的敏感性没有显著差异,说明NRF2不是HQ461杀伤癌症细胞的直接靶点。
为了解析HQ461杀伤癌症细胞的作用机理,科研人员首先进行了全基因组CRISPR-Cas9筛选,发现E3泛素连接酶CUL4-DDB1-RBX1的缺失造成细胞对于HQ461产生耐药性,暗示HQ461通过CUL4-DDB1-RBX1依赖的蛋白降解系统发挥功能。为了寻找被HQ461诱导降解的功能底物,科研人员利用直肠癌细胞系HCT-116进行了第二轮遗传筛选。HCT-116细胞系由于MLH1基因的缺失造成DNA错配修复通路的缺陷,从而能够自发产生大量的点突变。通过HQ461处理HCT-116得到多个HQ461抗性克隆,然后利用全外显子组测序技术发现这些抗性克隆中重复出现了CDK12 G731E或G731R突变。在A549中原位敲入这两个点突变都能使细胞产生HQ461抗性。
CDK12通过与cyclin K形成二元复合物来发挥转录调控的生物学功能。通过免疫印迹实验发现,HQ461并没有直接影响CDK12蛋白的稳定性,而是造成了cyclin K蛋白的降解。
通过一系列的生物化学和生物物理学实验证明HQ461具有分子胶活性。HQ461促进CDK12和DDB1的相互作用,造成cyclin K的多泛素化和降解。DDB1是CUL4-DDB1-RBX1 E3泛素连接酶的接头蛋白,通过结合不同的底物受体蛋白来识别和降解特异的底物。在HQ461诱导cyclin K降解过程中,CDK12充当了底物受体的角色。研究人员对于HQ461进行了结构活性关系的分析,发现了5-甲基噻唑-2-胺药效基团的重要性,并优化得到了具有更强诱导cyclin K降解活性的HQ461衍生物。
韩霆实验室博士生吕陆、操龙志与齐湘兵实验室的博士生陈珮豪是本文第一作者,韩霆实验室李亚梅、曾志、崔悦,齐湘兵实验室吴青翠、李娇娇和董梦秋实验室王建华对本工作有重要贡献。该研究由科技部、北京市科委、清华大学资助,在北京生命科学研究所完成。
全文链接:https://elifesciences.org/articles/59994
删除或更新信息,请邮件至freekaoyan#163.com(#换成@)
韩霆/齐湘兵实验室发现新的介导蛋白降解的分子胶
本站小编 Free考研考试/2021-12-29
相关话题/细胞 实验室 技术 基因 系统
JACS | 李超实验室完成了复杂天然产物(—)-Daphnezomines A和B的全合成工作
2020年8月20日,北京生命科学研究所/清华大学生物医学交叉研究院李超实验室(www.lichaolab.com)在《Journal of the American ChemicalSociety》杂志上在线发表题为“Total Synthesis of (—)-Daphnezomines A a ...北京生命科学研究所 本站小编 Free考研考试 2021-12-29Nature Methods | 何万中实验室原创开发可克隆电镜标记技术实现细胞中的单分子定位
近50年来,细胞的电镜成像领域依赖基于传统的抗体免疫金标记技术识别细胞中的蛋白质分子。传统免疫金标记技术,受到抗体及抗原的稳定性和特异性、化学固定剂、细胞切片渗透性,胶体金颗粒大小等因素影响,通常标记效率很低(低于10%),甚至无法标记,因此,多数情况只能标记上细胞切片表面的极少部分抗原 。此外, ...北京生命科学研究所 本站小编 Free考研考试 2021-12-29Current Biology | 占成实验室解码饥饿感知的秘密
2020年8月20日占成实验室在线发表在《Current Biology》上的研究论文《A vagal-NTS neural pathway that stimulates feeding》发现一条迷走-孤束核神经回路,可传递肠胃饥饿信号,并促进食欲,揭开了饥饿感知的神秘面纱。下丘脑弓状核与脑干孤束 ...北京生命科学研究所 本站小编 Free考研考试 2021-12-29Nature Plants:何新建实验室发现植物DNA甲基化动态调控的新机制
2020年7月13日,北京生命科学研究所/清华大学生物医学交叉研究院何新建实验室在NaturePlants杂志在线发表了题为“DREAM complex suppresses DNA methylationmaintenance genes and precludes DNA hypermethyl ...北京生命科学研究所 本站小编 Free考研考试 2021-12-29Molecular Cell | 杜立林实验室发现选择性自噬新机制
2020年7月30日,北京生命科学研究所/清华大学生物医学交叉研究院杜立林实验室在《Molecular Cell》在线发表题为“A UPR-induced soluble ER-phagy receptor acts with VAPs to confer ER stress resistance” ...北京生命科学研究所 本站小编 Free考研考试 2021-12-29Nat Commun | 王晓东实验室/齐湘兵实验室:靶向PDE3A诱导细胞凋亡的吲哚生物碱小分子
北京生命科学研究所/清华大学生物医学交叉研究院王晓东实验室博士后李典镕于2015年发现人体内包括雌激素(E2)在内的一类小分子能够诱导多种癌细胞凋亡。博士后艾有为通过全基因组CRISPR-Cas9筛选发现E2诱导的细胞凋亡依赖于PDE3A/SLFN12的表达,并且发现E2通过直接结合PDE3A来诱导 ...北京生命科学研究所 本站小编 Free考研考试 2021-12-29齐湘兵实验室首次发现烷基锆的化学选择性迁移和交叉偶联化学
2020年6月5日,北京生命科学研究所/清华大学生物医学交叉研究院齐湘兵课题组在化学顶级期刊 《J. Am. Chem. Soc.》杂志在线发表了题为“Chemoselective Cross-coupling of gem-Borazirconocene Alkanes with ArylHali ...北京生命科学研究所 本站小编 Free考研考试 2021-12-29多探针扫描隧道显微镜分时复用切换技术研发进展
科学仪器的发展,不断促进对新材料的探索,从而直接或间接影响各科技领域的方方面面。工欲善其事必先利其器,深化与落实科学仪器的自主研发,更是科技攻关的桥头堡。扫描隧道显微镜(STM),及一系列扫描探针显微镜(SPM) :原子力显微镜(AFM)、扫描近场光学显微镜(SNOM) 等,掀起一场纳米技术革命,广 ...中科院物理研究所 本站小编 Free考研考试 2021-12-27基于材料基因工程发现材料非晶形成能力的判据
非晶玻璃材料是典型的复杂体系。其中,非晶合金(又称为金属玻璃)兼具金属和玻璃、固体和液体的特征,呈现优异的机械、物理和化学性能,在高端装备、能源、信息等高技术领域有重要应用。非晶合金也是研究、认识复杂体系中科学问题和现象的重要材料模型。 一般认为,任何金属或合金在特定条件下都可以形成非晶态材料,其 ...中科院物理研究所 本站小编 Free考研考试 2021-12-27相对论激光驱动的超快X射线衍射系统的研制
在超快时间尺度上获得物质的动力学演化过程一直是人们努力的重要方向。基于激光等离子体相互作用产生的飞秒硬X射线源由于具有脉宽短、亮度高和源尺寸小等突出的优点,可广泛应用于瞬态微成像/相衬成像、时间分辨吸收谱学和X射线衍射等实验研究中。其中,激光泵浦--超快X射线衍射的手段能为我们提供飞秒级时间尺度、亚 ...中科院物理研究所 本站小编 Free考研考试 2021-12-27