《Nat Commun︱上海药物所合作发现糖尿病新靶点CREB/CRTC2蛋白-蛋白相互作用抑制剂先导化合物》

  • 来源专题:生物安全知识资源中心—领域情报网
  • 编译者: hujm
  • 发布时间:2022-02-21
  •  目前,我国有约1.2亿糖尿病患者,传统糖尿病药物对于空腹血糖降低效果不佳。肝糖异生作用的异常活跃是导致糖尿病患者血糖水平持续较高的主要原因之一,更是患者出现空腹高血糖的主要元凶。肝脏中关键的CREB/CRTC2转录复合物介导的肝糖异生作用是机体血糖升高的主要途径之一。CREB/CRTC2蛋白-蛋白相互作用抑制剂可调控下游糖异生相关基因的表达,通过抑制糖异生降低空腹血糖。
      近日,中国科学院上海药物研究所与复旦大学、南京中医药大学合作在糖尿病新靶点CREB/CRTC2蛋白-蛋白相互作用抑制剂研究方面取得重要进展。该项成果于2022年1月11日以“A propolis-derived small molecule ameliorates metabolic syndrome in obese mice by targeting the CREB/CRTC2 transcriptional complex”为题发表在国际知名期刊Nature Communications上。
      在该研究中,研究人员首次验证了巴西蜂胶中的主要成分阿匹地灵C(artepillin C)能够抑制CREB/CRTC2蛋白-蛋白相互作用,并且同时降低db/db小鼠的空腹血糖,增加胰岛素敏感性,降低体内的血脂水平。通过体内外实验,验证天然产物阿匹地灵C通过与CREB结合,阻断CREB/CRTC2蛋白-蛋白相互作用,调控糖异生相关基因的表达,进而发挥降低空腹血糖的治疗效果。
      为了提高天然产物阿匹地灵C对CREB/CRTC2蛋白-蛋白相互作用的抑制作用和成药性,研究人员综合运用药物化学多种结构优化设计策略,进行CREB/CRTC2蛋白-蛋白相互作用抑制剂的构效关系研究和药理活性评价。通过多轮结构优化,发现靶向CREB/CRTC2蛋白-蛋白相互作用抑制剂的先导化合物A57对CREB/CRTC2蛋白-蛋白相互作用的抑制作用较强,IC50达到0.74 μM,是天然产物阿匹地灵C抑制活性的30倍;化合物A57显著抑制糖异生限速酶基因Pck1和G6pc的转录水平;口服给药显著降低db/db小鼠空腹血糖和血脂水平,在CRTC2的KO小鼠上无降糖活性,进一步验证了先导化合物A57的降糖作用机制。该研究工作为空腹血糖治疗效果不佳的糖尿病患者提供了新靶标和新治疗策略,先导化合物A57的发现为开发具有我国自主知识产权的I类糖尿病药物研究奠定了研究基础。
      复旦大学陈亚琼和中国科学院上海药物研究所的王江研究员为该文章共同第一作者;复旦大学刘浥教授、中国科学院上海药物研究所柳红研究员及南京中医药大学胡立宏教授为该文章的共同通讯作者。该研究获得了国家自然科学基金、中国科学院先导专项和上海市科委基金等项目的资助。

    全文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-021-27533-9

  • 原文来源:http://www.simm.cas.cn/web/xwzx/kydt/202201/t20220114_6343055.html
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  • 《Nat Commun | 上海药物所合作揭示FLT3抑制剂在AML中的原发耐药新机制》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心—领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2023-04-11
    •  急性髓系白血病(AML)是死亡率最高的血液类肿瘤之一,其中FLT3基因突变占比近30%。虽已有3款FLT3抑制剂(FLT3i)上市药物用于治疗FLT3突变型AML,但仍有30%-50%病人表现出对FLT3i药物的原发耐药。因此,探究FLT3i原发耐药机制及相关对策具有迫切的临床需求和转化价值。   2023年4月5日,中国科学院上海药物研究所李佳团队联合上海长海医院杨建民团队在Nature communications在线发表题为“Targeting C/EBPα overcomes primary resistance and improves the efficacy of FLT3 inhibitors in acute myeloid leukaemia”的研究论文,发现靶向CCAAT增强子结合蛋白-α(C/EBPα)具有克服FLT3i原发耐药、提高FLT3i疗效的潜力。   研究团队首先通过对公共数据库BeatAML队列中的多组学数据、临床信息以及FLT3i在临床样本(PDC)的体外药敏数据进行整合分析,发现C/EBPα转录因子调控的基因网络在4个FLT3i(3个上市药物,1个临床阶段)耐药样本中均显著上调(图1)。   为进一步验证C/EBPα的激活是否与FLT3i原发耐药相关,研究者在FLT3-ITD突变AML细胞系过表达C/EBPα-p42,结果显示过表达的C/EBPα能够激活C/EBPα转录调控,显著对抗FLT3i诱导的细胞生长与增殖抑制以及凋亡,并显著降低FLT3i处理组的AML小鼠生存期(图2),证实C/EBPα激活能够降低FLT3i敏感性。   科研人员进一步分析了FLT3i非耐受样本中的C/EBPα转录激活与药物敏感的关系。数据分析显示,C/EBPα活性越低,药物越敏感。研究者在敏感细胞系MV-4-11与MOLM13中敲低C/EBPα或过表达竞争性的C/EBPα截短蛋白,与数据分析结果一致,C/EBPα活性下调可以进一步增强FLT3i在细胞水平及整体动物水平的抗FLT3突变型AML活性,显著提升AML荷瘤小鼠生存期(图3)。  大多数转录因子仍不可直接靶向,C/EBPα是髓系祖细胞增殖与分化阶段的重要转录因子,目前尚无特异性靶向调控C/EBPα的化合物。研究者基于网络药理学的策略,通过ConnectiveMAP数据集和相关工具发现胍法辛(Guanfacine)作为α2去甲肾上腺素受体激动剂具有抑制C/EBPα转录调控作用,并在细胞和动物水平验证了胍法辛的联合用药能够显著提升FLT3i的抗AML活性,提升荷瘤小鼠生存期(图4)。最后,研究者在独立的AML临床样本队列中进一步确认了C/EBPα转录活化与FLT3i耐药关系,验证了胍法辛与FLT3i的联合协同效应。  该工作首次提出C/EBPα转录活化是FLT3i原发耐药机制的新概念,并提出靶向C/EBPα及其调控基因网络的现有药物与FLT3i相结合,是具有临床转化潜力的药物联用组合方案,可作为新一代FLT3突变型AML的治疗新策略。   上海药物所和复旦大学联合培养博士生汪翰林为该论文的第一作者,上海药物所、中科中山药物创新研究院李佳研究员、周宇波研究员和上海长海医院杨建民教授为该论文的共同通讯作者。该项工作还得到了新加坡科技研究局韩卫平教授、上海药物所黄敏研究员,临港实验室臧奕研究员的支持和帮助。该项研究获得了国家自然科学基金、广东省高水平新型研发机构、广东省高水平创新研究院和上海市科技重大专项等项目资助。   全文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-023-37381-4
  • 《Nat Commun |上海药物所合作揭示B类GPCRs的G蛋白选择性偶联激活机制》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心—领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2022-11-08
    •   2022年11月5日,中国科学院上海药物研究所徐华强/赵丽华团队,联合山东大学于晓/孙金鹏团队,浙江大学基础医学院张岩团队等合作在Nature Communications在线发表了题为Structure insights into selective couplingof G protein subtypes by a class B Gprotein-coupled receptor的研究成果。研究人员在揭示B类GPCRs一个亚家族的两个受体激素识别、受体激活和G蛋白偶联的特异性机制基础上,又成功解析了CRF2R分别与Go蛋白和G11蛋白复合物三维结构,这两个结构分别是B类GPCRs偶联Go和G11的首个复合物结构,系统性阐述了促肾上腺皮质激素释放因子受体偶联Gs,G11和Go蛋白的分子作用机制,奠定了B类GPCRs的 G蛋白选择性偶联激活机制研究基础。 GPCR是细胞表面受体家族中最大的一类,有800多个成员,调控着人体各种生命活动并且与疾病密切相关,有超过30%的药物作用于GPCR,因此GPCR被认为是最重要的药物靶点,其中B类GPCR是一类多肽激素受体,包括促肾上腺皮质激素释放因子(CRF)、胰高血糖素(GCG)、胰高血糖素样肽(GLP)、甲状旁腺激素(PTH)、等15个激素受体,B类GPCR受体的信号激活过程通过与激动剂的结合,偶联下游的G蛋白,主要是介导Gs信号通路,同时也可能介导Gαi/o、Gαq/11等信号通路发挥着从身体生长发育到代谢调节和骨骼发育的广泛生理过程,B类G蛋白偶联受体(GPCRs)家族在荷尔蒙激素平衡中起着关键的作用,是人类重大疾病,如癌症、糖尿病、抑郁症、心血管疾病以及骨质疏松等的重要药物靶点。因此,了解B类GPCRs的G蛋白选择性偶联激活机制是B类GPCRs研究领域重要的科学问题。   促肾上腺皮质激素释放因子受体(Corticotropin-Releasing Factor Receptors)CRF1R和CRF2R是B类GPCRs的重要成员,两个不同的亚类在中枢和外周神经系统发挥着重要作用,是焦虑、抑郁和心血管疾病的重要的药物靶点。徐华强/赵丽华/张岩团队于2020年在Molecular Cell 发表CRF1R 和CRF2R 两个亚型在内源性配体UCN1激活下分别与Gs蛋白三聚体复合物的高分辨三维结构。揭示了配体识别不同受体的特异性机制,为针对压力应答、焦虑、抑郁和心脑血管疾病的药物研发提供了强有力的结构基础。同时于晓/龚瑶琴/孙金鹏团队也于2017年在J Clin. Invest.发表文章,发现胰岛β细胞分泌的UCN3,通过激活胰岛δ细胞上的CRF2R,构成胰岛内源性细胞环路的UCN3-CRF2R信号轴,通过调控CUL4B/PRC2表观遗传复合物来维持胰岛功能稳态。不正常的阻断胰岛内源性UCN3-CRF2R这条通路会导致糖尿病的发生,而UCN3-CRF2R下游与G蛋白亚型偶联的机制和功能尚不清楚。   在此前基础上,研究团队利用单颗粒冷冻电镜技术分别解析了分辨率为和2.8 埃和3.7 埃的UCN1-CRF2R-Go和UCN1-CRF2R-G11复合物结构(图1a-c),比较了不同G蛋白(Gs,Go和G11)在CRF2R中结合界面的面积大小以及Gα的α5螺旋的C末端氨基酸侧链大小,比较发现C末端氨基酸Gs蛋白中的侧链最大,与受体形成的结合面积最大,相互作用也最多,其次是G11蛋白,最后是Go蛋白,这与B类GPCRs偶联不同G蛋白的能力一致,Gs >Gq/11>Gi/o,揭示了Gα的α5螺旋的C末端在CRF2R选择性偶联不同G蛋白中起着决定性作用(图1d-i)。目前解析的所有激活构象的B类GPCRs具有与A类GPCRs不同的特征是在TM6的中部会呈近似90度的往外弯折,从而在胞质侧形成一个较大的结合口袋,利于G蛋白的结合,而这个较大的结合口袋可以与C末端氨基酸侧链最大Gs蛋白形成广泛的相互作用,更好地解释B类GPCRs家族中经典信号通路Gs蛋白偶联的分子基础,同时也填补了B类GPCRs在G11,Go信号通路的机制方面的研究空白。  本研究由上海药物研究所徐华强/赵丽华研究员团队联合山东大学于晓/孙金鹏团队,浙江大学基础医学院张岩团队等紧密合作,并在美国温安洛研究所Karsten Melcher教授团队协助下完成。上海药物研究所赵丽华研究员,山东大学林婧宇,浙江大学戢素玉,美国温安洛研究所X. Edward Zhou为该论文的共同第一作者。徐华强研究员、赵丽华研究员、于晓教授和张岩研究员为共同通讯作者。参与该项工作的还有上海药物研究所何欣恒博士,山东大学肖鹏教授,浙江大学毛友春研究员,沈丹丹和美国温安洛研究所Karsten Melcher教授。该项工作获得中国科学院青年创新促进会、国家重点研发计划、上海市科学技术委员会以及国家自然科学基金委员会等项目资助。本研究中的冷冻电镜数据在上海药物所冷冻电镜平台以及浙江大学电镜平台收集。   全文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-022-33851-3