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TUhjnbcbe - 2024/4/8 7:58:00
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前言

肿瘤发生及癌细胞増殖与代谢重编程密切相关,癌细胞可通过改变营养素的摄取和分解代谢协调代谢重编程,使其能够维持增殖能力,増强对氧化应激的抵抗力,并逃避免疫介导的破坏。许多肿瘤细胞具有“谷氨酰胺成瘾”这一特性,并且有研究发现,在靶向药物治疗时肿瘤细胞谷氨酰胺代谢代偿性増强,可能是肿瘤产生耐药的一个潜在因素。谷氨酰胺酶(glutaminase,GLS)是谷氨酰胺代谢途径的关键酶,对依赖于谷氨酰胺代谢的肿瘤细胞抑制其GLS活性,将导致肿瘤代谢途径的破坏,影响大分子合成、ATP产生和细胞氧化还原平衡。但是,现有的GLS1体外酶抑制活性的评价筛选体系操作繁琐、过程复杂、成本高,难以实现药物化学大规模、高通量筛选小分子的实验需求。因此,开发新型的筛选技术对新型GLS1抑制剂的发现有着重大意义。

荧光偏振(FluorescencePolarization,FP)技术是测定荧光标记的小分子与其

它分子如蛋白质,相互作用后偏振值的变化,从而可以反映小分子与蛋白之间的亲和力。基于荧光偏振原理的药物高通量筛选操作简单、方便,灵敏度高,因此荧光偏振实验已成为药物筛选研究中的一个重要检测手段。

作者分析了临床在研GLS1抑制剂CB的晶体结构,发现其噻二唑环、哒嗪环和GLS1蛋白有着关键的氢键相互作用,起着“识别”和“定位”作用。但是末端三氟甲氧基取代的苯环和GLS1几乎无相互作用,基于此,作者设计了两类荧光探针分子并进行光学评价。

研究结果表明,在不同溶剂中,probe1和probe2的相关光学图谱都比较相似,但是probe1在荧光波长差异性表现更好,其荧光量子产率也远高于probe2,因此作者采用probe1进行荧光偏振高通量筛选实验方法的建立。

作者依次对反应缓冲溶液、FITC标记的小分子probe1浓度、GLS1蛋白浓度定、表面等离子共振实验验证荧光偏振体系的可靠性进行了确定,同时也通过了Z’-factor统计学考察。接下来作者以已知的两个GLS1变构抑制剂BPTES、CB进行了可行性分析。

如上图所示,用荧光偏振方法测得的BPTES和CB-的IC50分别为:2.9μM和0.11μM,这与用SPR蛋白亲和力实验测得的蛋白的解离常数4.3μM和0.μM十分一致,以上结果表明,荧光偏振高通量筛选这一实验方法成功建立。

通过对BPTES和CB的结合模式分析,作者用三氮唑替换了两者的苯环结构,通过点击化学的方法,作者合成了多个BPTES的衍生物,并用荧光偏振高通量和体外抗肿瘤活性筛选优选出了化合物C。

作者进行了细胞水平谷氨酸含量以及细胞水平ROS含量的考察,进一步确证了化合物C抑制GLS1,并阻断其生理功能。

总结

在GLS1抑制剂多年研究没有进展的情况下,作者创新性地建立了荧光偏振高通量筛选实验方法,这对鉴定和分析GLS1变构结合位点的新候选药物很有用。此外,作者基于自己建立的方法完善的筛选出了一个先导化合物,也足以说明此方法在应用上的可行性。

参考文献:

XiXu.DevelopmentandCharacterizationofaFluorescentProbeforGLS1andtheApplicationforHigh-ThroughputScreeningofAllostericInhibitors.J.Med.Chem.,62,21,-

XiXu.OverviewofthedevelopmentofGlutaminaseInhibitors:AchievementsandFutureDirections.J.Med.Chem.,62,3,-

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