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去泛素化酶DUB与磷酸酶新靶点筛选

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如果把蛋白磷酸化比作细胞的"开关",磷酸酶就是负责"关灯"的那一半;如果说泛素化是给蛋白贴上"销毁标签",去泛素化酶(DUB)就是负责撕掉标签的"逆向操作员"。这两类酶长期因缺乏明显的小分子结合口袋而被归入"难成药"甚至"不可成药"之列,但随着变构抑制剂、共价抑制剂与诱导邻近策略的突破,DUB 与磷酸酶正在从被忽视的对照组变成下一代靶点的富矿。本文梳理这两类靶点的生物学价值、检测方法与筛选策略。

泛素蛋白酶体系统与DUB逆向调控及代表性靶点

DUB:泛素系统的逆向调控者

泛素-蛋白酶体系统(UPS)负责真核细胞内大部分蛋白质的降解:泛素分子经 E1 激活酶、E2 结合酶、E3 连接酶的级联反应共价标记到底物蛋白上,随后被 26S 蛋白酶体识别降解。这一过程并非单行道——人体约 100 种去泛素化酶能够水解泛素链,把蛋白从降解命运中"解救"出来,从而精细调控蛋白稳定性。在疾病情境中,DUB 的异常活化常常扮演着"帮凶"角色:某些 DUB 通过稳定致癌蛋白(如转录因子、促存活蛋白)助推肿瘤进展,另一些则参与炎症信号与神经退行性疾病的病理过程。以 USP7 为例,其通过去泛素化稳定 MDM2 进而抑制 p53 通路,已成为肿瘤领域备受关注的靶点;USP28、OTUD7B、UCHL1 等也分别与 MYC 稳定、NF-κB 信号及神经退行性疾病相关联。

DUB 的酶学检测有其独特的方法学设计。经典方案使用泛素偶联的荧光报告底物(如 Ub-AMC):DUB 水解底物后释放荧光基团,荧光信号的实时上升速率即反映酶活性,加入抑制剂后信号斜率下降,据此计算 IC50。更贴近生理的检测则采用双泛素(di-Ub)或泛素化底物探针,以质谱或凝胶电泳分析不同连接类型泛素链的水解偏好——DUB 对 K48、K63 等不同链型的选择性本身就是重要的生物学信息。公开信息显示,国内已有 CRO 平台将 DUB 纳入酶学靶点筛选体系,爱思益普的酶学平台即涵盖去泛素化酶与蛋白酶等蛋白稳态调控相关靶点类别,可支持该类靶点的方法开发与化合物评价。

磷酸酶:从"不可成药"到变构突破

蛋白磷酸酶与激酶共同维持磷酸化稳态,但其药物开发历史远比激酶坎坷。磷酸酶的催化口袋高度极性且保守,针对活性位点的竞争性抑制剂往往选择性差、成药性低,导致这一酶家族长期被视为"不可成药"的典型。转折出现在变构策略的成功:SHP2(PTPN11)变构抑制剂通过结合催化域旁的别构口袋将酶锁定在自抑制构象,在 RTK 驱动的肿瘤模型中展现出明确疗效,推动多个同类分子进入临床研究,也重新点燃了行业对磷酸酶靶点的热情。代谢领域的 PTP1B、免疫调控相关的其他磷酸酶家族成员,同样处于活跃的评价管线之中。

磷酸酶抑制剂筛选的实验设计需要注意底物的选择:小分子磷酸底物(如 DiFMUP)适合高通量初筛,而磷酸化肽段或磷酸化蛋白底物更接近生理情境,适合确证与机制研究。对变构抑制剂而言,SPR 等生物物理方法可直接确认结合位点是否位于催化口袋之外,配合酶动力学分析(竞争/非竞争/混合型抑制的判定),能够厘清分子的作用模式。这些"功能抑制+分子结合"双维度的证据,正是新靶点立项决策所需要的。

新靶点评价的一般性策略

无论 DUB 还是磷酸酶,新靶点项目的推进可以遵循一条通用路径:以重组蛋白建立稳健的酶学检测体系并完成质量控制确认;用结构信息或生物物理手段定位结合模式;通过细胞水平的底物磷酸化/泛素化检测确认通路干预效果;终在疾病相关模型中验证表型。值得注意的是,靶向蛋白降解技术也为这类靶点提供了新选项——除了直接抑制 DUB 活性,学术界已提出 DUBTAC 等"反向操作"概念,即利用双功能分子招募特定 DUB 去稳定疾病相关蛋白,将泛素系统的双向调节都纳入药物设计的工具箱。从公开布局看,爱思益普围绕从靶点验证到临床前候选分子的发现链条,配套了从头蛋白表达与 SPR 生物物理分析等平台能力,恰好覆盖上述新靶点评价路径中的关键环节。对研发团队而言,这类"难成药"靶点的竞争壁垒恰恰在于评价体系的深度:谁能在早期建立起可靠的酶学、细胞与生物物理组合数据,谁就能在这一新兴领域占得先机。

本文内容基于爱思益普(ICE Bioscience)公开信息整理,仅供学术参考。

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