细胞内的蛋白质稳态由两组方向相反的"开关"维持:泛素化标记蛋白等待降解,去泛素化酶(DUB)负责撕掉标签;激酶为蛋白加上磷酸基团,磷酸酶负责将其移除。长期以来,DUB 与磷酸酶都因催化口袋保守、极性强而被打入"难成药"的冷宫。但变构抑制与共价策略的成功正在改写这一判断——这两类"逆向调控者"正在成为酶学靶点版图上最具想象力的新边疆。
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DUB:从降解流水线旁的"拆标工"到疾病靶点
泛素-蛋白酶体系统(UPS)承担着真核细胞内大部分蛋白质的降解任务:泛素经 E1 激活酶、E2 结合酶、E3 连接酶三级接力标记到底物上,再由 26S 蛋白酶体执行降解。人体约 100 种 DUB 在这条流水线上扮演逆向角色——它们水解泛素链,把特定蛋白从降解命运中解救出来。正是这种"稳定化"功能,让 DUB 的异常活化与多种疾病挂钩:USP7 通过去泛素化稳定 MDM2、间接抑制 p53 通路,成为肿瘤领域的明星靶点;USP28 参与 MYC 蛋白的稳定,OTUD7B 调控 NF-κB 炎症信号,UCHL1 则与神经退行性疾病相关联。从机制上看,抑制致病性 DUB 的效果等价于"恢复"特定致癌蛋白的降解,这为那些难以直接靶向的转录因子类靶点提供了间接打击的可能。
DUB 的实验评价有其独特的技术语言。最常用的是 Ub-AMC 荧光底物法:DUB 水解底物后释放荧光基团,信号上升速率报告酶活性,抑制剂的加入使斜率下降,据此计算 IC50。更进一步的研究会采用双泛素(di-Ub)探针或泛素化蛋白底物,结合质谱或凝胶分析不同连接类型(K48、K63 等)泛素链的水解偏好——链型选择性往往对应着迥异的细胞功能。公开信息显示,国内已有平台将 DUB 纳入常规酶学筛选版图,爱思益普的酶学体系即覆盖去泛素化酶与蛋白酶等蛋白稳态相关靶点,可支持此类新靶点的方法开发与化合物评价。
磷酸酶:变构策略打开的突破口
蛋白磷酸酶与激酶共同维持磷酸化稳态,其底物谱横跨肿瘤信号、代谢调控与免疫功能,理论上的成药价值丝毫不逊于激酶。然而磷酸酶催化口袋高度保守且富含正电残基,直接靶向活性位点的抑制剂往往选择性差、细胞通透性低,使这一家族长期被视为不可成药的代名词。局面的改写始于 SHP2(PTPN11):研究者发现其 N-SH2 结构域在非激活状态下会自我封堵催化口袋,变构抑制剂正是结合在这一自抑制界面,将酶"锁死"在关闭构象。这条路线绕开了对催化口袋的正面强攻,在 RTK 驱动肿瘤模型中展现出明确疗效,多个同类分子随之进入临床开发,也让磷酸酶靶点重新回到了产业视野的中央。
磷酸酶抑制剂的筛选设计需要贴合其作用模式。初筛可采用 DiFMUP 等小分子磷酸底物实现高通量读数,确证阶段则应换用磷酸化肽段或蛋白底物以贴近生理情境;对疑似变构机制的分子,SPR 等生物物理手段可直接确认结合位点位于催化域之外,酶动力学分析则能区分竞争性、非竞争性与混合型抑制。功能抑制与分子结合两类证据的互证,是磷酸酶新靶点立项决策的坚实基础。
新靶点评价的通用方法论
无论是 DUB 还是磷酸酶,新靶点项目都可以沿一条相对通用的路径推进:先以重组蛋白建立稳健的酶学检测体系并完成质量参数确认,再借助结构信息与生物物理手段厘清分子的结合模式,随后通过细胞水平的泛素化或磷酸化检测验证通路干预效果,最终在疾病相关模型中确认表型价值。值得留意的是,诱导邻近技术还在拓展这一领域的想象空间——学术界提出的 DUBTAC 概念将双功能分子的一端对准 DUB,利用其去泛素化活性主动稳定有益的底物蛋白,把"逆向调控"本身变成了治疗策略。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,配置了从头蛋白表达、SPR 生物物理分析等支撑能力,恰好覆盖新靶点评价路径中的关键环节。对研发团队而言,难成药靶点的竞争壁垒从来不在靶点本身,而在评价体系的深度——谁能更早建立起酶学、细胞与生物物理相互印证的数据组合,谁就能在这片新边疆上先落一子。
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