2019年11月18日訊/生物谷BIOON/---亨廷頓舞蹈才坑ァ（Huntington's disease, HD）是已被最廣泛研究的四種主要神經(jīng)退行性疾病之一。它的臨床癥狀包括不受控制的舞蹈樣行為（即舞蹈病）以及認(rèn)知不足和精神異常。鑒于導(dǎo)致這種疾病的亨廷頓蛋白突變體（mutant huntingtin, mHTT, 突變型HTT）的生化活性尚未表征，因此通過(guò)傳統(tǒng)藥物發(fā)現(xiàn)方法發(fā)現(xiàn)阻斷這些致病性蛋白生物活性的抑制劑并不可行创倔。
圖片來(lái)自Nature, 2019, doi:10.1038/s41586-019-1722-1。
在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自中國(guó)復(fù)旦大學(xué)的研究人員致力于解決這個(gè)問(wèn)題拣挪。他們制定出一種創(chuàng)新的藥物發(fā)現(xiàn)方法：使用自噬體連接化合物（autophagosome-tethering compound, ATTEC）來(lái)降解致病性蛋白并治療這種疾病擦酌。他們進(jìn)行了一項(xiàng)巧妙設(shè)計(jì)的篩選：采用了小分子微陣列和前沿光學(xué)技術(shù)，成功地識(shí)別出四種小分子化合物菠劝，它們都能特異性地降低引起亨廷頓舞蹈病的蛋白赊舶。相關(guān)研究結(jié)果近期發(fā)表在Nature期刊上，論文標(biāo)題為“Allele-selective lowering of mutant HTT protein by HTT–LC3 linker compounds”赶诊。論文通訊作者為復(fù)旦大學(xué)的Yu Ding教授笼平、Yiyan Fei教授 和Boxun Lu教授。論文第一作者為復(fù)旦大學(xué)的Zhaoyang Li舔痪、Cen Wang寓调、Ziying Wang和Chenggang Zhu。
“小分子膠（small molecule glue）”可幫助自噬體“吞噬”致病性蛋白
鑒于傳統(tǒng)方法對(duì)mHTT不可行锄码，因此這些研究人員提出了一個(gè)全新的想法夺英，即通過(guò)利用自噬---細(xì)胞內(nèi)的蛋白降解過(guò)程---降解mHTT。在自噬過(guò)程中滋捶，關(guān)鍵蛋白LC3發(fā)生脂化并擴(kuò)展成雙膜結(jié)構(gòu)痛悯，然后這種雙膜結(jié)構(gòu)吞噬蛋白、脂質(zhì)弛镣、細(xì)胞器和其他降解產(chǎn)物并形成完整的自噬體凄在。自噬體隨后與溶酶體融合在一起，自噬體吞噬的物質(zhì)被降解吻霎。
但是脚自，如果發(fā)生非特異性增強(qiáng)，自噬會(huì)降解所有被吞噬進(jìn)自噬體的蛋白睹梢，包括在神經(jīng)保護(hù)中起作用的正常野生型亨廷頓蛋白（HTT）联缝。這可能會(huì)弄巧成拙。
為了鑒定出僅降解mHTT而不會(huì)降解野生型HTT的化合物九窿，這些研究人員設(shè)想了一種充當(dāng)“自噬體連接化合物”（ATTEC）的“小分子膠”苇葫，它可以將LC3和mHTT結(jié)合在一起，從而使得mHTT被吞噬到自噬體中以便隨后遭受降解坦膘。同時(shí)堰聪，ATTEC不與野生型HTT蛋白相互作用，因而不會(huì)影響野生型HTT蛋白承跟。通過(guò)篩選缝帝、驗(yàn)證和初步搜索結(jié)構(gòu)相似的化合物，他們鑒定出四種具有所需特性的化合物花墩。
在這一點(diǎn)上悬秉，這四種鑒定出的化合物具有將mHTT連接到自噬體上而不影響野生型HTT的潛力，但是它們是否確實(shí)如預(yù)期的那樣在降解mHTT中起作用冰蘑，還需要進(jìn)一步驗(yàn)證和泌。這些研究人員發(fā)現(xiàn)這四種化合物在大約10～100納摩爾濃度下顯著降低HD小鼠神經(jīng)元村缸、HD患者細(xì)胞和HD果蠅模型中的mHTT水平，而且對(duì)野生型HTT水平的影響很小武氓。令人興奮的是梯皿，這四種化合物中至少有兩種能夠穿過(guò)血腦屏障，并且小劑量腹腔內(nèi)注射會(huì)顯著降低HD小鼠皮質(zhì)和紋狀體中的mHTT水平县恕，而不會(huì)影響野生型HTT水平东羹。它們還顯著改善了疾病相關(guān)表型，這就為開(kāi)發(fā)口服或注射用HD藥物提供了切入點(diǎn)弱睦。
鑒定這樣的ATTEC是充滿挑戰(zhàn)性的百姓。大約2000種化合物中只有一種具有所需的特性。因此况木，長(zhǎng)期以來(lái)垒拢，發(fā)現(xiàn)ATTEC是這個(gè)研究項(xiàng)目的主要障礙。復(fù)旦大學(xué)的Yiyan Fei教授課題組的參與使這成為可能靡勾。Yiyan Fei課題組開(kāi)發(fā)出一種基于小分子微陣列和斜入射反射率差異（oblique-incidence reflectivity difference, OI-RD）技術(shù)的新型高通量化合物篩選平臺(tái)北拔，該平臺(tái)快速、靈敏悦级、無(wú)需標(biāo)記以搏、高通量。它可以從由成千上萬(wàn)個(gè)小分子化合物組成的化學(xué)物文庫(kù)中鑒定出與靶蛋白相互作用的化合物斑渠。
這些研究人員將近4000種小分子化合物壓印在芯片上钉拯，并讓靶蛋白質(zhì)流過(guò)芯片。如果樣品與固定在芯片上的特定化合物結(jié)合榕诬，那么該位置的分子層會(huì)變厚决榔，這會(huì)產(chǎn)生可以通過(guò)靈敏的光學(xué)方法（即OI-RD）檢測(cè)到的微小變化。通過(guò)使用這種最先進(jìn)的篩選方法菜犀，他們發(fā)現(xiàn)了兩種可以與LC3和mHTT蛋白結(jié)合但不與野生型HTT結(jié)合的小分子乡鼻。在研究了一組具有相似結(jié)構(gòu)的小分子化合物后，他們總共鑒定并驗(yàn)證了四種結(jié)合LC3和突變型HTT的ATTEC栽斑。
自噬連接化合物可能會(huì)為藥物發(fā)現(xiàn)打開(kāi)新的窗口
這些研究人員進(jìn)一步探索了這些小分子化合物可以區(qū)分突變型和野生型HTT蛋白的內(nèi)在機(jī)制艇挨，其中除了谷氨酰胺重復(fù)序列（polyQ）的長(zhǎng)度存在差別外，突變型和野生型HTT蛋白幾乎是相同的韭赘。結(jié)果表明這些化合物與僅出現(xiàn)在mHTT中的過(guò)長(zhǎng)polyQ片段結(jié)合缩滨。
基于此，這些研究人員意識(shí)到這些小分子化合物的應(yīng)用可能遠(yuǎn)不止于對(duì)亨廷頓舞蹈病的潛在治療泉瞻。九種人類(lèi)疾病被稱(chēng)為polyQ疾病楷怒，這是因?yàn)樗鼈兌际怯珊羞^(guò)長(zhǎng)polyQ的特定突變蛋白引起的。在這九種疾病中瓦灶，III型脊髓小腦共濟(jì)失調(diào)（spinocerebellar ataxia type III, SCA3）在中國(guó)人群中最為常見(jiàn)鸠删。?
SCA3的臨床癥狀包括運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)，無(wú)法保持身體姿勢(shì)和平衡贼陶，并伴有可能的眼球突出刃泡、反射亢進(jìn)、面部肌肉抽搐碉怔、肌腱癥狀和其他癥狀烘贴。利用來(lái)自復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院Jian Wang教授課題組的Yimin Sun博士提供的SCA3患者細(xì)胞，這些研究人員發(fā)現(xiàn)這些化合物可以有效降低導(dǎo)致這種疾病的ATXN3蛋白突變體（polyQ長(zhǎng)度為74撮胧，即具有74個(gè)谷氨酰胺）的水平庸伏，而不會(huì)影響野生型ATXN3（polyQ長(zhǎng)度為27）。
當(dāng)談到這項(xiàng)研究的未來(lái)發(fā)展和應(yīng)用時(shí)围娃，復(fù)旦大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院的Boxun Lu教授說(shuō)：“這些化合物不僅可以有效治療亨廷頓舞蹈病技乡，而且還可以應(yīng)用于其他的polyQ疾病。使用自噬體連接化合物進(jìn)行藥物開(kāi)發(fā)的概念也可以應(yīng)用于無(wú)藥可靶向的（undruggable）的其他致病性蛋白碎痘，甚至可以應(yīng)用于非蛋白的致病性物質(zhì)技碍，比如細(xì)胞器或脂質(zhì)〈囱ィ”（生物谷 Bioon.com）
參考資料：
1.Zhaoyang Li et al.?Allele-selective lowering of mutant HTT protein by HTT–LC3 linker compounds. Nature, 2019, doi:10.1038/s41586-019-1722-1.
2.Potential entry points for Huntington's disease drug discovery
https://medicalxpress.com/news/2019-10-potential-entry-huntington-disease-drug.html
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生物谷 
2019-11-19
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