MDM抗癌藥物的研究

MDM抗癌藥物的研究12目錄content癌癥及抑癌基因P53的簡介1MDM2和MDMX的作用機(jī)理2Page274450MDM2和MDMX的藥物研究3最新研究和展望41531

癌癥及抑癌基因P53的簡介癌癥

胃癌細(xì)胞…乳腺癌組織癌細(xì)胞的特征生長信號(hào)不敏感〔InsensitivitytoAntigrowthSignals〕自給自足生長信號(hào)〔Self-SufficiencyinGrowthSignals)抵抗細(xì)胞死亡(ResistingCellDeath)持續(xù)的血管生成(SustainedAngiogenesis)無限復(fù)制(LimitlessReplicativePotential)組織浸潤和轉(zhuǎn)移(TissueInvasionandMetastasis)逃防止疫系統(tǒng)(AvoidingImmuneDestruction)促進(jìn)腫瘤的炎癥〔TumorPromotionInflammation〕細(xì)胞能量異常〔DeregulatingCellularEnergetics〕基因組不穩(wěn)定、易突變〔GenomeInstabilityandMutation〕抑癌基因 早在1969年，哈里斯將癌細(xì)胞與同種正常成纖維細(xì)胞融合，所獲雜種細(xì)胞的后代只要保存某些正常親本染色體時(shí)就可表現(xiàn)為正常表型，但是隨著染色體的喪失又可重新出現(xiàn)惡變細(xì)胞。目前了解最多和最重要的兩種抑癌基因是p53基因和Rb基因。癌基因抑癌基因1979年首次發(fā)現(xiàn)有報(bào)道，對691個(gè)癌癥晚期的病人進(jìn)行測試，273〔39.5%〕個(gè)病人p53基因發(fā)生突變范圍廣：迄今發(fā)現(xiàn)在50%以上的腫瘤中存在p53基因異常，包括點(diǎn)突變、等位基因缺失、重排、插入、基因融合等，以及80%以上腫瘤存在p53信號(hào)通路失調(diào)。概率高：種類多：國際癌癥注冊協(xié)會(huì)(InternationalAssociationofCancerRegistries)統(tǒng)計(jì)說明，截止2002年，研究人員已經(jīng)在18585種體細(xì)胞和225種細(xì)胞系中發(fā)現(xiàn)大約1700種p53基因突變體，其中第5～8外顯子點(diǎn)突變最常見。p53基因突變p53基因(20kb)：是位于17號(hào)染色體短臂上的一個(gè)單拷貝基因，包含11個(gè)外顯子和10個(gè)內(nèi)含子，編碼一個(gè)含有393個(gè)氨基酸的蛋白質(zhì)，分子量為53kD。

P53蛋白是一種轉(zhuǎn)錄因子，野生型P53蛋白能實(shí)現(xiàn)細(xì)胞周期調(diào)控、DNA修復(fù)、血管形成抑制、腫瘤轉(zhuǎn)移抑制、細(xì)胞凋亡等生物學(xué)過程。P53DBD晶體結(jié)構(gòu)紅色-C端

藍(lán)色-N端細(xì)胞內(nèi)P53的表達(dá)與維持正常情況下，細(xì)胞內(nèi)P53蛋白含量很低，與MDM2形成負(fù)調(diào)控循環(huán)MDM2抑制p300介導(dǎo)的p53乙?；?，介導(dǎo)p53去乙?；饔茫cp53特異的泛素酶共同作用，促進(jìn)p53蛋白降解P53蛋白活性受乙?；?、磷酸化調(diào)節(jié)，封閉p53賴氨酸泛素結(jié)合位點(diǎn)抑制其降解，增強(qiáng)p53穩(wěn)定性

P53信號(hào)通路的上游激活信號(hào)包括DNA損傷、供氧缺乏、致癌基因的激活等等DNA損傷輻射、有機(jī)試劑、代謝副產(chǎn)物…針對電離輻射，ATM激酶和它下游的Chk2激酶會(huì)對p53的Ser15、Thr18、Ser20磷酸化，電離輻射還會(huì)激活DNA-PK，一種依賴于脫氧核糖核酸的激酶，與DNA損傷部位結(jié)合，使Ser15和Ser37磷酸化針對紫外傷害，ATR激酶對Ser15、Ser37磷酸化，其下游的Chk1激酶對Ser6、Ser9和Ser20磷酸化基因毒應(yīng)激〔genotoxicstresses)會(huì)激活P38激酶，也能通過磷酸化激活P53致癌基因p14ARFRas、Myc…MDM2Up53p53P53降解p14ARF2024/5/2714P53蛋白下游功能包括細(xì)胞周期阻滯、細(xì)胞凋亡、DNA修復(fù)等癌癥治療一、p53基因療法

最直接的方法就是將p53基因?qū)氚┌Y患者體內(nèi)。即將一種缺失了E1B蛋白(E1B蛋白能夠與P53蛋白結(jié)合并使其失活，同時(shí)自身得以復(fù)制)的重組病毒注入患者體內(nèi)，能夠在缺乏正常P53蛋白的腫瘤細(xì)胞內(nèi)復(fù)制，殺滅腫瘤細(xì)胞。二、重建P53蛋白的活性

開發(fā)出一種能夠在腫瘤細(xì)胞內(nèi)重建P53蛋白功能的小分子量復(fù)合物類藥物。通過它與腫瘤細(xì)胞內(nèi)突變的P53蛋白發(fā)生相互作用，促使該突變蛋白改變構(gòu)象，恢復(fù)其正常功能。如：破壞MDM-P53的復(fù)合物結(jié)構(gòu)。2

MDM2和MDMX的作用機(jī)理MDM2MDM2〔鼠雙微體2〕基因全長2372kb，位于12q13-l4染色體區(qū)域，為一種進(jìn)化保守基因具有轉(zhuǎn)錄因子功能，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物mRNA廣泛表達(dá)于正常人體的多個(gè)器官，編碼的p90蛋白是一種鼠雙微體2蛋白，定位于細(xì)胞核，是調(diào)節(jié)p53通路的重要因子。NLS:核定位序列NES:核輸出序列NoLS：核定位信號(hào)區(qū)域MDM2對P53的作用機(jī)理1、MDM2與P53具有反式激活活性的N端結(jié)合，抑制P53介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄激活功能。2、作為泛素化E3連接酶，通過泛素-蛋白酶體途徑使P53泛素化和蛋白酶的水解。P53MDM2P53MDM219

泛素—蛋白酶體途徑〔UPP〕

E1泛素激活酶E2泛素結(jié)合酶E3泛素連接酶

MDM2/MDMX的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄水平翻譯后水平MDM2轉(zhuǎn)錄水平調(diào)節(jié)NF-κB：核因子ΚbIRF8：干擾素調(diào)節(jié)因子8

MDM2的翻譯后調(diào)節(jié)DNA-PK：DNA依賴性蛋白激酶CDK：周期蛋白依賴性激酶

CK：酪蛋白激酶GSK3：糖原合酶激酶MDMXMDMX

(鼠雙微體X，亦稱MDM4)是1996年發(fā)現(xiàn)的一個(gè)新的p53結(jié)合蛋白,它與另一個(gè)p53結(jié)合蛋白MDM2在結(jié)構(gòu)上高度相似,因而被命名為MDMX。MDMX的作用機(jī)理1、MDMX主要通過與p53的轉(zhuǎn)錄活性區(qū)結(jié)合，抑制p53對其下游基因的轉(zhuǎn)錄活性，但并不介導(dǎo)p53的降解。2、沒有泛素化連接酶作用，但是它的RING結(jié)構(gòu)與MDM2相似度高，能和MDM2形成異二聚體結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)MDM2的泛素化連接酶作用。NH2--COOHN端P53結(jié)合區(qū),介導(dǎo)對P53的轉(zhuǎn)錄調(diào)控AD：酸性結(jié)構(gòu)域中央?yún)^(qū)鋅指結(jié)構(gòu)C端RING結(jié)構(gòu)區(qū)2024/5/27byMDM2對p53的降解作用

MDM2MDMXMDM2MDM2MDM2穩(wěn)定性〔自身泛素化降解〕異源二聚體

同源二聚體RING2024/5/27MDMX轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)節(jié)NK-κB：核因子ΚbIRF8：干擾素調(diào)節(jié)因子8

2024/5/27MDMX翻譯后調(diào)節(jié)3

MDM2和MDMX的藥物研究1、MDM2的藥物研究2、MDMX的藥物研究MDM2的藥物研究目前針對MDM2-P53之間相互作用而設(shè)計(jì)得到的化合物大致可分為2類：多肽抑制劑非肽類小分子抑制劑2024/5/273014多肽抑制劑目前針對P53-MDM2的多肽抑制劑研究僅停留在分子水平主要原因在于：①生理環(huán)境下多肽穩(wěn)定性差，易被酶降解而喪失活性。②靶點(diǎn)位于細(xì)胞內(nèi)，一般多肽不具備入胞能力，無法實(shí)現(xiàn)其藥效。策略：采用蛋白質(zhì)“嫁接”策略設(shè)計(jì)L型多肽→根據(jù)鏡像噬菌體展示技術(shù)篩選結(jié)果制備D型多肽→主動(dòng)靶向遞送

2024/5/273114蛋白“嫁接”策略李翀;抑制p53與MDM2結(jié)合的抗腫瘤多肽設(shè)計(jì)與靶向遞送[D];復(fù)旦大學(xué);2010年2024/5/273214蛋白“嫁接”策略模擬對象-PMI設(shè)計(jì)模板-蜂毒明肽李翀;抑制p53與MDM2結(jié)合的抗腫瘤多肽設(shè)計(jì)與靶向遞送[D];復(fù)旦大學(xué);2010年2024/5/273314鏡像噬菌體展示技術(shù)李翀;抑制p53與MDM2結(jié)合的抗腫瘤多肽設(shè)計(jì)與靶向遞送[D];復(fù)旦大學(xué);2010年2024/5/273414D型多肽李翀;抑制p53與MDM2結(jié)合的抗腫瘤多肽設(shè)計(jì)與靶向遞送[D];復(fù)旦大學(xué);2010年2024/5/273514主動(dòng)靶向遞送李翀;抑制p53與MDM2結(jié)合的抗腫瘤多肽設(shè)計(jì)與靶向遞送[D];復(fù)旦大學(xué);2010年對于靶點(diǎn)位于細(xì)胞內(nèi)的功能分子來說，只有入胞后才能發(fā)揮其潛在活性。此類分子的遞送方式主要分為兩大類：一類是對功能分子本身進(jìn)行化學(xué)修飾，如修飾穿膜序列多肽、連接脂肪酸和脂質(zhì)分子等，可實(shí)現(xiàn)一定程度的胞內(nèi)遞送，但要實(shí)現(xiàn)體內(nèi)靶向遞送那么存在很大的局限性；另一類為載體遞送，通過構(gòu)建主動(dòng)靶向的載體，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)功能分子的胞內(nèi)遞送和體內(nèi)靶向遞送。2024/5/273614RGD介導(dǎo)靶向腫瘤細(xì)胞的脂質(zhì)體遞藥系統(tǒng)構(gòu)建李翀;抑制p53與MDM2結(jié)合的抗腫瘤多肽設(shè)計(jì)與靶向遞送[D];復(fù)旦大學(xué);2010年選擇RGD環(huán)肽(序列為c(RGDDYK))為尋靶分子，并合成了功能性脂質(zhì)膜材料c(RGDDYK)-PEG3400-DSPE逆向蒸發(fā)法制備了包載多肽的c(RGDDYK)-PEG-脂質(zhì)體并進(jìn)行了表征結(jié)果顯示，納米尺度的c(RGDDYK)-PEG-脂質(zhì)體能有效包載可抑制p53與MDM2結(jié)合的D-PMIα。MDM2和MDMX通過其外表的Phe19,Trp23與Leu26口袋與p53結(jié)合，使p53活性受到抑制。ZhaoY,BernardD,WangS.SmallmoleculeinhibitorsofMDM2-p53andMDMX-p53interactionsasnewcancertherapeutics[J].BioDiscovery,2013,8.MDM2的藥物研究-非肽類小分子LyubomirT.等發(fā)現(xiàn)順式咪唑可高效抑制MDM2與p53結(jié)合，Nutlin-1、Nutlin-2與Nutlin-3a對MDM2與p53結(jié)合活性的半數(shù)抑制濃度分別為260nM、140nM與90nM，且癌癥動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)nutlin-3a能夠有效減小腫瘤體積。VassilevLT,VuBT,GravesB,etal.Invivoactivationofthep53pathwaybysmall-moleculeantagonistsofMDM2[J].Science,2004,303(5659):844-848.MDM2的藥物研究-非肽類小分子Nutlin-2和MDM2的晶體結(jié)構(gòu)。兩個(gè)被溴取代的苯環(huán)占據(jù)了Trp23和Leu26口袋，另一個(gè)帶乙基的苯環(huán)占據(jù)了Phe19口袋。Trp23Leu26Phe19ZhaoY,BernardD,WangS.SmallmoleculeinhibitorsofMDM2-p53andMDMX-p53interactionsasnewcancertherapeutics[J].BioDiscovery,2013,8.MDM2的藥物研究-非肽類小分子基于Nutlin-2與Nutlin-3a與結(jié)構(gòu)最優(yōu)化設(shè)計(jì)的分子RG7112已被應(yīng)用于多種人類癌癥的臨床試驗(yàn)。其優(yōu)點(diǎn)表達(dá)在一下幾方面：1〕雙乙基結(jié)構(gòu)被引入咪唑環(huán)以防止其被氧化；2〕異丙醚被替換成了乙基醚，從而使其疏水相互作用不變的情況下減小了分子量；3〕甲苯基被替換成了叔丁基，從而降低了其代謝活性；4〕一個(gè)極性基團(tuán)-甲基磺酰被引入到其尿素局部，提高了它與MDM2的結(jié)合能力及藥代動(dòng)力學(xué)參數(shù)〔Kd〕。TovarC,GravesB,PackmanK,etal.MDM2small-moleculeantagonistRG7112activatesp53signalingandregresseshumantumorsinpreclinicalcancermodels[J].Cancerresearch,2013,73(8):2587-2597.MDM2的藥物研究-非肽類小分子其他機(jī)構(gòu)也開發(fā)出不同結(jié)構(gòu)框架的Mdm2抑制劑，如Michigan大學(xué)的MI-219和MI-888小分子，J&J公司的TPD222669小分子，Pittsburgh大學(xué)和MaxBlanck生化研究所共同研發(fā)的PXN727，Amgen公司的AM8553分子，令人遺憾的是，這些抑制劑僅對Mdm2具有較高親和力，與MdmX的結(jié)合作用非常微弱。ZhaoY,BernardD,WangS.SmallmoleculeinhibitorsofMDM2-p53andMDMX-p53interactionsasnewcancertherapeutics[J].BioDiscovery,2013,8.MDM2的藥物研究-非肽類小分子MDMX的藥物研究PopowiczGM,CzarnaA,WolfS,etal.StructuresoflowmolecularweightinhibitorsboundtoMDMXandMDM2revealnewapproachesforp53-MDMX/MDM2antagonistdrugdiscovery[J].CellCycle,2010,9(6):1104-1111.這使得從原子級別研究小分子與MDMX的相互作用成為了可能,并且能幫助我們更好地分析MDM2-p53與MDMX-p53的差異。A）WK298-MDMX的晶體結(jié)構(gòu)（1.5?）B）WK23-MDM2的晶體（2.3?)結(jié)構(gòu)WK298與WK23具有近似一致的空間形狀,但是在MDM2與MDMX的Leu26結(jié)合位點(diǎn)周圍卻出現(xiàn)了顯著差異,這是由于MDM2的His96-Tyr100區(qū)域和MDMX的Pro95-Tyr99區(qū)域造成的。這也解釋了WK23與WK298為什么與MDM2結(jié)合的更為緊密。A）WK298-MDMX的晶體結(jié)構(gòu)（1.5?）B）WK23-MDM2的晶體（2.3?)結(jié)構(gòu)MDMX的藥物研究目前，很多研究組織都在積極尋找更為強(qiáng)力的MDMX小分子抑制劑。例如Reed等應(yīng)用高通量篩選技術(shù)對一個(gè)由295848種化合物組成的庫進(jìn)行了評估，結(jié)果顯示其中最好的化合物SJ-172550與MDMX的IC50為840nM，而試驗(yàn)中Nutlin-3a與MDMX的IC50為20100nM；Vassilev等報(bào)道了一種小分子RO-2443其與MDMX的IC50為41nM，與MDM2的IC50為33nM。MDMX的藥物研究4

最新研究和展望關(guān)于MDMXMDM2的研究熱度Datefromscholar.google2015.10.21.23:00最新研究IF2014=10.452最新研究IF2014=5.014最新研究EffectofRG7388onp53wild-typeandp53silenced/nullneuroblastomacellsinvitro.(a)RG7388markedlydecreasescellproliferationbyMTSassayinNGP,SH-SY5Y,andLAN-5cells(p53wild-type)butnotinp53silenced/nullcelllines(LAN-5si-p53andSK-N-AS).(b)RG7388leadstoasignificantdose-dependentincreaseinapoptosisbyAnnexinapoptosisassayinNGP,SH-SY5Y,andLAN-5cellsbutnotinLAN-5si-p53orSK-N-AScells(*P<0.05).最新研究IF2014=5.014RG7388inhibitstumorgrowthinestablishedp53wild-typeneuroblastomaxenografts.(a)Re