轉錄因子 p53 蛋白是一種重要的抑癌蛋白，它能維持細胞的基因組穩定、防止基因突變，從而抑制腫瘤的發生。但在近50%的人類癌癥細胞中，p53 蛋白會因基因突變、異常降解等各種原因無法履行職責。而鼠雙微粒體 MDM2 是 p53 的主要負調控因子之一，可通過多條途徑抑制 p53 活性，其與 p53 蛋白結合從而介導 p53 蛋白泛素化并降解，直接降低 p53 蛋白的穩定性和活性，幫助腫瘤逃避打擊。泛素特異性蛋白酶7（USP7）能將 MDM2 去泛素化，使 p53 負調控蛋白 MDM2 在細胞內的水平增加，進而導致 p53 的細胞內水平下降。因此抑制 USP7 的活性，可降低細胞內 MDM2 的水平，進而升高 p53 的水平，從而發揮 p53 促細胞凋亡的作用。
研究動態
近期一項研究，發現了兩個小分子化合物 FT671 和 FT827（圖1），能夠高親和性、高特異性地作用于 USP7，進而提高 p53 蛋白水平，并且在小鼠模型中抑制腫瘤生長。本文通過泛素-羅丹明實驗篩選了 FORMA Therapeutics 的50萬個化合物，從中發現了可以直接結合 USP7 的苗頭化合物，并進行結構修飾得到了非共價抑制劑 FT671 和共價抑制劑 FT827。FT671 和 FT827 在38種不同族的去泛素化酶（DUBs）中特異性抑制 USP7（圖2）。這兩個化合物在乳腺癌細胞 MCF7 中，可以濃度依賴性的抑制 USP7 的蛋白表達水平，且不對其他 DUBs 產生作用。
圖1. FT671和FT827的分子結構式
圖2. 用50μM濃度的FT671和FT827特異性篩選商業化的去泛素化酶效果（圖片來源《Nature》）
在 HCT116 細胞和 U2OS 細胞中敲低 USP7 的表達可以增加 p53 蛋白的表達水平，并誘導下游的 p21 蛋白表達，進而導致腫瘤細胞生長停止和凋亡。當加入化合物 FT671時，細胞中 p53 蛋白水平增加，并且啟動了 p53 相關基因的表達，如 CDKN1A、 BBC3、RPS27L 等，與敲低 USP7 產生相似的結果（圖3）。
圖3.USP7抑制劑FT671的抑癌生物功能學實驗結果（圖片來源《Nature》）
在多發性骨髓瘤細胞系 MM.1S 中，FT671 可以增加 MDM2 泛素化作用，提高 p53蛋白的穩定性和表達水平，并且抑制腫瘤細胞的增殖。體內實驗表明，該化合物可以劑量依賴性的抑制非肥胖型糖尿病–嚴重聯合免疫缺陷小鼠模型中異種移植 MM.1S 腫瘤的生長。此外，大劑量 FT671 給藥并未發現小鼠體重減輕等不良反應，說明該化合物具有很好的安全性（圖4）。
圖4.USP7抑制劑FT671的體內抑癌實驗結果（圖片來源《Nature》）
M君有話說：
本研究的關鍵意義在于發現了一種通過作用于 USP7，進而抑制被認為無成藥性的癌癥相關蛋白 p53 的新方法。該文章報道的兩個小分子抑制劑 FT671 和 FT827 可以通過抑制去泛素化酶 USP7 活性，來降低細胞內 MDM2 水平，進而升高 p53 水平，從而達到抑癌效果。
參考文獻：
[1] Andrew P. Turnbull, et al. Molecular basis of USP7 inhibition by selective small-molecule inhibitors. Nature, 2017, 550, 481-486.
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