PSD95蛋白GK 结构域在脑卒中中的作用及其靶向干预

缺血性脑卒中 (Ischemic strok , IS) 是一种由动脉突然闭塞引起的急性脑血管疾病，具有发病率高、复发率高、死亡率高和致残率高等特点。目前，脑卒中是仅次于缺血性心脏病的全球第二大死因。目前，美国 FDA 批准的治疗方法仅有静脉溶栓和机械取栓。然而，以上两种疗法均有严格的时间窗，并且血管再通后造成的再灌注损伤依然难以避免。因此，开发新型神经保护剂对抑制急性缺血或者再灌注损伤，延长治疗时间窗，具有重要意义。

PSD95 蛋白是突触后致密（ Postsynaptic density ， PSD ）的重要支架蛋白，在突触信号传递和可塑性调节中发挥重要作用。作为一个多结构域蛋白， PSD95 蛋白主要有 PDZ1 、 PDZ2 、 PDZ3 、 SH3 和 GK 结构域组成。既往研究指出， PSD95 蛋白通过其 PDZ2 结合 N- 甲基 -D- 天冬氨酸受体（ N-methyl-D-aspartic acid receptor, NMDAR ）和神经元型一氧化氮合酶（ Neuronal nitric oxide synthase, nNOS ）形成 NMDAR/PSD95/ nNOS 复合物调控突触可塑性和神经代谢，并在 卒中 病理状态下介导兴奋性毒性 ，造成神经元再灌注损伤 。针对该三元复合物，目前已经开发了具有神经保护作用的多肽 NA-1 和小分子化合物 ZL006 ，然而，位于 PSD95 蛋白碳末端的 GK 结构域 在脑卒中疾病中的 功能 尚 不明确。

近日，陆军军医大学欧阳勤教授团队联合 上海交通大学朱金伟教授、新桥医院杨清武教授团体 在AngewandteChemie International Edition上发表了文章4-Dimethylaminophenol: A‘Smaller’-Molecule PPI Inhibitor Targeting the PSD95 GK Domain Against Ischemic Stroke。该研究介绍了PSD95蛋白GK结构域，是缺血性脑卒中中一个值得关注的新型干预靶点，GK通过与nNOS相互作用介导兴奋性毒性；而4-dimethylaminophenol可作为“更小分子”PPI抑制剂，通过干扰PSD95和nNOS蛋白相互作用，减轻兴奋性毒性，发挥神经保护作用。

在该研究中，研究团队通过对化合物片段库进行筛选，意外发现了一种氰化物解毒剂—— 4- 二甲氨基苯酚——能够与 PSD95 GK 结构域结合，并通过 X-ray 晶体衍射（ PDB ID: 9UDJ ） 、氢氘交换 - 质谱 HDX-MS 和生物素下拉实验验证了其结合位点。通过 GST 下拉实验 和蛋白质谱 ，研究发现 PSD95 蛋白 GK 结构域能够与 nNOS 蛋白发生相互作用，进一步截断实验确定 285-304 位点（ nNOS ）介导其相互作用 。随后，借助 GK 结构域的已报道多肽 DLS-CTAT 初步验证 其可以干扰 PSD95 和 nNOS 相互作用， GK 结构域可以作为神经保护的靶点。最后，作者通过脑卒中细胞模型（氧糖剥夺 OGD 、 NMDA 兴奋性刺激模型）、小鼠 MCAO 模型以及人脑类器官 OGD 模型 对 GK 结构域的小分子抑制剂 4- dimethylaminophenol 的神经保护作用进行了 确证 ，并对 4- dimethylaminophenol 的构效关系进行了初步研究。综上，本研究 拓展了 PSD95-GK 结构域在神经系统病理过程中的作用认识 ，并重申了低分子量的小分子化合物在蛋白 - 蛋白相互作用开发过程中的重要性。

图 1 PSD95 蛋白 GK 结构域的小分子抑制剂 4-Dimethylaminophenol 的发现和作用机制图

原文链接：https://doi.org/10.1002/anie.4654079

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