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磷酸酶与去泛素化酶靶点的变构破冰之路

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在人类磷酸酶组和约 100 种去泛素化酶(DUB)面前,药物化学家长期束手无策——前者的催化口袋高度保守且极性强,后者的底物识别依赖复杂的蛋白相互作用。但不可成药从来不是终点:变构抑制策略与新一代检测方法,正在为这两类靶点打开缺口,也为酶学筛选平台带来新的命题。

SHP2自抑制构象与Ub-AMC法DUB活性检测曲线

不可成药标签从何而来

蛋白酪氨酸磷酸酶(PTP)家族的催化口袋带正电、极性强且序列高度保守,针对它设计的抑制剂往往选择性差、细胞通透性和成药性弱,这是磷酸酶长期被贴上不可成药标签的结构根源。转机来自对变构调控的理解:以 SHP2(由 PTPN11 基因编码)为例,它在静息状态下处于自抑制构象——N-SH2 结构域像塞子一样堵住催化口袋,只有当特定磷酸化信号出现时才会开盖释放催化活性。

这一构象机制提示了一条迂回路线:不必强攻催化口袋,只需用小分子把酶锁定在关闭态。TNO155 等 SHP2 变构抑制剂正是循此逻辑进入临床研究,使 SHP2 成为磷酸酶领域破冰的标志性靶点。生物学层面,SHP2 既是 RTK 下游 RAS-MAPK 通路的关键节点,又参与 PD-1 免疫检查点信号的调控,其抑制剂在联合用药中的想象空间,进一步抬升了整个磷酸酶家族在产业界的关注度。

DUB 的检测方法学拼图

去泛素化酶是泛素-蛋白酶体系统的反向开关——它们切除底物蛋白上的泛素链,逆转降解命运。人类约有 100 种 DUB,其中 USP1、USP7、USP28 等成员与肿瘤发生、DNA 损伤修复密切相关,已成为备受关注的干预对象。检测方法学上,Ub-AMC 荧光底物法是主力:DUB 切割泛素与 AMC 荧光团之间的酰胺键,释放出游离 AMC 产生荧光信号,酶活性可直接从荧光斜率读出,方法简便且适合高通量筛选。

更精细的评价需要回答链型选择性问题。泛素链通过 K48、K63 等不同连接方式传递截然不同的细胞信号,理想的 DUB 抑制剂不应一刀切地干扰所有链型,以双泛素(di-Ub)为底物的链型选择性评价由此成为方法学拼图的重要一块。据公开信息,爱思益普已将 DUB 与磷酸酶纳入其酶学服务版图,采用 Ub-AMC 法结合 di-Ub 链型选择性评价,支持此类新靶点的筛选与抑制剂表征需求。

变构时代的评价策略

磷酸酶与 DUB 的破冰经验,正在改写难成药靶点的评价策略。其一,筛选体系需要对构象敏感——变构抑制剂的活性可能只在特定构象或复合物状态下显现,单一的正构底物法容易漏检;其二,细胞水平验证需尽早介入,因为变构口袋的暴露往往依赖细胞内的调控环境;其三,与降解剂领域的联动值得重视——DUB 是泛素化的逆反应,DUB 抑制剂与 PROTAC 在机制上存在潜在的协同或拮抗关系,两类项目的评价数据可以互相参照。

从更宏观的视角看,磷酸酶与 DUB 的崛起呼应着酶学靶点版图的扩张趋势:当激酶组中易摘的果实所剩不多,与其相邻的信号调控家族自然成为新的价值洼地。爱思益普(ICE Bioscience)等平台型机构持续扩展酶学方法库的方向也印证了这一点——对研发者而言,谁能先把不可成药靶点的检测方法做扎实,谁就能在下一轮靶点竞争中占得先机。

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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