Cell Chem Biol | 张耀阳团队从雷帕霉素靶蛋白质组中发现肝癌治疗新靶点RBBP7并开发靶向短肽

人类大约有2万个基因可以编码蛋白质，构成生命活动和疾病发生发展的分子基础。尽管数千个人类基因已具有明确的疾病相关证据，目前获批药物能够直接作用的蛋白靶点仍只占人类蛋白质组的一小部分，大量疾病相关蛋白仍处于“undrugged”状态。因此，如何从庞大的人类蛋白质组中发现兼具疾病相关性和可成药性的新靶点，是新药研发、特别是 first-in-class 药物研发面临的重要挑战。

蛋白质的可成药性往往难以仅根据其生物学功能进行预测。许多疾病相关蛋白由于缺乏经典的小分子结合口袋或酶活性位点，长期难以实现有效的药物干预。针对这一问题，研究团队提出并实践了一种“从多靶点、多效应药物反向挖掘可成药新靶点”的研究策略：以具有明确体内活性和丰富药理效应的经典药物为起点，通过化学蛋白质组学系统解析其尚未被认识的蛋白靶标。一方面，新发现的药物–蛋白相互作用有助于解释经典药物尚未阐明的药理效应，揭示靶蛋白新的生物学功能，并为“老药新用”提供机制基础；另一方面，由于这些蛋白已被具有生物活性的化合物直接结合，其可配体性（ligandability）得到实验验证，从而为进一步发展新的药物干预策略提供基础。

雷帕霉素（rapamycin）是这一策略极具代表性的研究对象。作为具有抗肿瘤、免疫调节、代谢调控等多种生物学效应的经典天然产物，雷帕霉素最为人熟知的机制是通过FKBP12–mTOR通路发挥作用，但其丰富而复杂的药理效应提示可能还存在其他尚未被充分认识的靶蛋白及作用机制。研究团队前期构建了兼具光交联和点击化学功能的炔基化雷帕霉素探针 alk-rapa，系统建立了雷帕霉素靶蛋白质组（rapamycin targetome），并发现雷帕霉素可直接靶向转录因子STAT3以及调控c-Myc水平，揭示了其发挥抗肿瘤作用的新机制（Cell Chem Biol 2022）。在此基础上，研究团队进一步提出：雷帕霉素靶蛋白质组中，是否还蕴藏着尚未被认识、但具有疾病治疗价值和可成药潜力的新靶点？

近日，中国科学院上海有机化学研究所生物与化学交叉研究中心张耀阳团队在 Cell Chemical Biology 发表题为Rapamycin targetome mining identifies RBBP7 as a druggable epigenetic vulnerability in hepatocellular carcinoma 的研究论文。研究团队通过进一步挖掘雷帕霉素靶蛋白质组，发现组蛋白结合蛋白RBBP7是雷帕霉素此前未被认识的直接作用靶点，并进一步确立RBBP7为肝细胞癌中具有治疗潜力的可成药靶点。机制研究表明，雷帕霉素通过干扰RBBP7与组蛋白H4的相互作用，降低H4乙酰化水平并下调DNMT1表达。在此基础上，研究人员进一步设计了靶向RBBP7–H4相互作用的短肽TP4，并在肝癌细胞和异种移植瘤模型中验证了其抗肿瘤活性，实现了从靶点发现、机制解析到候选干预分子设计的进一步转化。

研究团队首先通过化学蛋白质组学、生物化学、细胞生物学及计算生物学等多种正交手段，证实RBBP7是雷帕霉素的内源性直接靶标。RBBP7是多种染色质调控复合物的重要组成成分，参与组蛋白乙酰化、去乙酰化及染色质重塑等过程，并能够直接识别组蛋白H4。尤为重要的是，RBBP7在肝细胞癌中高表达。进一步的机制研究表明，雷帕霉素结合RBBP7后可干扰RBBP7与组蛋白H4的相互作用，削弱乙酰转移酶HAT1与H4的结合，进而降低H4K5和H4K12乙酰化水平，并影响包括DNMT1在内的下游基因表达，最终产生抗肿瘤效应。

基于这一机制，研究团队进一步尝试将新发现的蛋白–蛋白相互作用界面转化为可干预的药物靶点。根据雷帕霉素作用于RBBP7–H4相互作用的机制及界面特征，研究人员设计了6条来源于组蛋白H4 N端序列的RBBP7靶向肽（RBBP7-targeting peptides，RBBP7-TPs），以模拟雷帕霉素对RBBP7–H4相互作用的阻断效应。其中，TP4表现出最强的抗肿瘤活性。进一步研究证实，TP4能够显著抑制RBBP7与组蛋白H4的相互作用，降低H4K5和H4K12乙酰化水平，并抑制多种肝癌细胞的生长。在肝癌异种移植小鼠模型中，TP4同样表现出显著的肿瘤生长抑制作用。这些结果不仅验证了RBBP7作为肝癌治疗靶点的潜力，也表明RBBP7–H4蛋白相互作用界面可以作为一个可被药物化干预的表观遗传调控节点。

研究团队还进一步探索了这一策略与现有表观遗传药物联合应用的可能性。HDAC抑制剂通过广泛改变蛋白乙酰化状态发挥抗肿瘤作用，但其在实体瘤中的应用受到疗效、选择性及剂量相关毒性等因素限制。本研究将TP4与HDAC抑制剂quisinostat联合使用，发现二者联用可显著增强对多种肝癌细胞系的抑制作用。尤其值得注意的是，在单独使用低浓度quisinostat作用有限的条件下，加入TP4能够显著提高部分肝癌细胞对HDAC抑制的敏感性。这一结果提示，靶向RBBP7与HDAC抑制可能形成互补的表观遗传干预策略，并为降低HDAC抑制剂有效使用剂量、扩大其治疗窗口提供了实验依据。

综上，本研究建立并验证了一条从经典多效药物靶蛋白质组中发掘可成药新靶点的研究路径：以雷帕霉素靶蛋白质组为切入口，发现并验证此前未被认识的药物靶点RBBP7；进一步阐明雷帕霉素通过干预RBBP7–组蛋白H4相互作用调控H4乙酰化及DNMT1表达的分子机制；最终将这一作用界面转化为RBBP7靶向肽TP4的设计基础，并验证其在肝癌模型中的抗肿瘤活性及与HDAC抑制剂联合应用的潜力。该研究贯通了“药物靶蛋白质组挖掘—新靶点发现—作用机制解析—干预分子设计”的研究链条，为从经典药物中发现新的可成药蛋白靶点以及开发肝癌表观遗传治疗策略提供了新的研究思路（图1）。

图1. 雷帕霉素靶蛋白质组挖掘发现肝癌治疗新靶点RBBP7并开发靶向短肽

中国科学院上海有机化学研究所生物与化学交叉研究中心 张耀阳研究员和单冰副研究员为论文通讯作者，博士研究生高赞和毕业生孙乐为共同第一作者。刘南研究员、胡军浩研究员、蒋洪研究员等参与本研究并提供支持。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.chembiol.2026.08.012

制版人：十一

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