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热休克蛋白90抑制剂研究进展
热休克蛋白90(Hsp90)抑制剂能够抑制Hsp90,促使在肿瘤生长信号通路中起重要作用的Hsp90效应蛋白通过泛素化降解,从而阻断肿瘤增殖生长信号通路的多个靶点,有效阻止肿瘤的生长。现综述近年来有关Hsp90抑制剂在肿瘤治疗方面的研究进展。
标签：热休克蛋白90;肿瘤;治疗
近年来,随着对肿瘤在分子水平上认识的不断深入,阻碍肿瘤发生发展信号通路的药物逐渐成为抗肿瘤药物研究的热点领域,但临床疗效仍不甚理想。1999年Kaelin首先提出了多点攻击(multi-hit modality)理论[1]。该理论的核心是利用某一靶位实现对信号通路网络的多点阻断,从而彻底摧毁肿瘤赖以生存的整个信号通路网络。因此,寻找有效的靶位是这一理论应用于肿瘤治疗的关键。
一、Hsp90的结构和作用机制
Hsp90又称为应激蛋白90,在生物进化过程中高度保守,广泛存在于原核和真核生物中,是细胞中存在最丰富的蛋白质之一。当细胞受到外界刺激时,其表达成倍增加,能够迅速保护细胞对抗内源性进攻,增强细胞修复功能和提高细胞对刺激的耐受力。Hsp90 除了将新生肽链或非天然态的蛋白质折叠成具有天然态的功能蛋白质外,还参与信号传递分子构象的变化过程,通过对底物蛋白的作用,影响疾病的发生和发展。Hsp90在肿瘤细胞的组成型表达比正常细胞高2—10倍[2],在肿瘤细胞生长和存活中起重要的调节作用,是许多癌基因通路中的重要组成部分,成为抗肿瘤药物的作用靶点之一。
Hsp90具有三个结构域:C-末端(1×10\+4 )结构域是Hsp90自身二聚化位点,钙调蛋白结合位点和靶蛋白结合位点;中间连接区(3.5×10\+4)是核定位信号和靶蛋白结合位点;N-末端(2.5×10\+4) 结构域是ATP/ADP结合位点[3],ATP/ADP结合部位起着构象转化区的作用,调节Hsp90参与的多分子伴侣复合物的装配。Hsp90的作用蛋白主要是信号转导系统的激酶分子以及一些突变蛋白如Raf-1,HER2/ErbB-2,Sre,Akt,Ber-Ab1,HIF-1a以及突变型p53等[4],这些信号传导分子的过度表达或过度激活在肿瘤发生和发展中起重要作用。Hsp90通过形成多分子伴侣复合物,稳定作用蛋白的构象,防止其由泛素化途径降解,在肿瘤的生长和转移过程中起重要作用。
二、Hsp90抑制剂
目前已知的Hsp90抑制剂主要由四类:格尔德霉素类(geldananmycin,GA)及其衍生物,根赤壳菌素(radicicol),新生霉素(novobiocin)以及一类以嘌呤结构为基础的化合物。
(一)格尔德霉素及其衍生物
早期研究发现,GDM对体外肿瘤细胞和动物模型均显示很强的抗肿瘤活性,现在证实GDM对突变p53 ,p185erbB2 和Raf-1 的下调作用与其抗增殖活性相关[5]。然而由于其对肝的毒性大[6] ,GDM 的临床研究受到限制。GDM可抑制脱氧核苷酸末端转移酶,对DNA聚合酶α的抑制明显高于β和γ,抑制程度有赖于该酶的浓度,不依赖于模板的浓度,提示药物-酶之间有相互作用。GDM 抑制DNA 合成的起始,而且对DNA 合成的阻断作用显著大于对RNA 和蛋白合成的阻断作用。GDM 的抗肿瘤作用还可能与其影响中心体[7]及端粒酶[8]的组装有关。
GDM选择性抑制原癌基因c-myc 表达,剂量依赖性地降低c-jun基因水平及缺氧诱导的表达;抑制缺氧诱导的c-Jun 活性;导致细胞的c-jun从核中耗竭及其AP-1 结合作用的丧失[9] 。GDM可抑制肿瘤坏死因子(TNF) 介导的核转录因子NF-kappaB 活化[10],使细胞恢复对TNF诱导凋亡的敏感性。
因GDM水溶性差、水溶液中不稳定及毒性问题,因此对其结构的改造研究非常活跃。Schnur等[11]对GDM 安莎环上的1-5-,7-9- ,11- ,15-和22-位以及苯醌环17-19-位进行取代,构效关系发现安莎环上的许多部位可以进行区域选择性和立体选择性修饰而无需保护其他活性功能团,但7-氨甲酸和2 ,3-双键是不能改变的。另外苯醌环的醌处于氧化型也是必要的。17 位上的甲氧基易被胺类亲核基团取代,其中17-烯丙氨基-17-脱甲氧GDM 在体外、体内对p185erbB2 具有较高的抑制活性[12]。考虑到GDM的活性是通过抑制Hsp90 所介导,Roe 等[13]绘出了GDM-Hsp90 相互作用的空间模型。GDM 的2 ,3-双键有利于维持GMD 的刚性折叠结构,使GDM-Hsp90 稳定。在GDM-Hsp90 复合物中,Hsp90 的Asp40 向Lys 44 旋转与其ε-氨基形成氢键,稳定其构象。Lys 44 的ε-氨基同时与GDM 安莎环上的羟基形成氢键;当羟基氧化成酮基时,氢键更牢固;当羟基替换为氨基时氢键很弱。而Hsp90 上Asp40 的羧基与苯醌环17 位甲氧基上的氧及邻近的醌氧间形成氢键;较弱的氢键受体甲氧基氧被氨基替代时有利于氢键相互作用。这些数据可以解释Schnur 等的实验结果。
毒理学初步研究表明,大鼠和狗对17-AAG 的耐受性比GDM好;在狗和大鼠GDM 的毒性靶器官分别是肝脏和肾脏。17-AAG也有造血系统的毒性,但不是限制性的。GDM和17-AAG之间以及动物种属间毒性分布有显著的差异,表明药物-Hsp90 相互作用并不是固有缺陷,药物代谢才是苯醌安莎霉素类体内毒性的重要因素。
(二) 根赤壳菌素(radicicol)
根赤壳菌素是大环抗真菌抗生素,1953年从Monosporium bonorden分离得到,是一类非苯醌安莎类Hsp90抑制剂,能够与Hsp90结合并干预其功能。体外实验表明,根赤壳菌素与Hsp90的作用位点与格尔德霉素一样,能够和格尔德霉素竞争结合N-末端结构域,并具有比格尔德霉素和17-AAG更高的亲和力[14]。根赤壳菌素能够抑制辅助蛋白p23与Hsp90结合,干预成熟孕酮受体复合物的装配,能够是使Hsp90同系物GRP94的作用蛋白p185erbB2,Raf-1及突变型p53降解[15]。
尽管根赤壳菌素在体外显示了很好的生物活性,但是它在体内不稳定,在动物模 型实验中缺乏抗肿瘤活性。这是因为根赤壳菌素容易与含巯基的亲核试剂发生麦氏加成反应而失去抗肿瘤活性。根赤壳菌素的扝衍生物不发生麦氏加成反应而失去抗肿瘤活性。KF25706[16]是根赤壳菌素的扝衍生物,能够抑制v-src和K-ras激活的信号传导过程,在体内外显示了抗肿瘤活性。当给剂量与抗增殖活性所需要剂量相当时,KF25706能够使Hsp90的作用蛋白如p185erbB2,Raf-1及突变型p53降解。KF25706能够与格尔德霉素竞争结合Hsp90,被认为使较好的抗癌药物的候选化合物。
本文来源：https://www.wddqxz.cn/9bf045e9487302768e9951e79b89680203d86bbd.html
2023-05-04
