基于PROTAC技术靶向降解FAK蛋白的研究进展
来源
药学学报作者
陈卫霖，吴明如，葛卫红中国医院中国药科大学基础医学与临床药学学院摘要
局部黏着斑激酶（focaladhesionkinase,FAK）是一种非受体细胞内酪氨酸激酶，其同时具有激酶依赖和非激酶依赖的支架功能，在肿瘤的发生发展及转移侵袭中均起到重要作用，被认为是抗肿瘤药物研发的重要靶点。然而，传统的小分子抑制剂只能抑制其激酶活性，难以靶向非激酶依赖的支架功能。因此，迫切需要新颖的策略来研究FAK靶点，为FAK靶点的成药性及其相关药物的研发奠定基础。蛋白水解靶向嵌合体（proteolysistargetingchimera,PROTAC）技术是一种新兴的药物研发策略，其能招募E3泛素连接酶，特异性泛素化靶蛋白并通过蛋白酶体系统靶向降解目的蛋白。PROTAC的独特作用机制能靶向降解FAK蛋白，从而消除FAK的支架功能，极大吸引了科研人员的兴趣。本文简述了FAK蛋白、信号通路及小分子抑制剂，系统综述了基于PROTAC技术靶向降解FAK蛋白的最新研究进展，最后总结并展望了基于PROTAC技术靶向FAK蛋白的发展前景。关键词
局部黏着斑激酶；靶向蛋白水解的嵌合体；小分子抑制剂；E3泛素连接酶；药物研发_正文_局部黏着斑激酶（focaladhesionkinase,FAK），也称之为蛋白酪氨酸激酶2（proteintyrosinekinase2,PTK2）是一种非受体细胞内酪氨酸激酶，通过其激酶活性和支架功能在癌细胞的黏附、存活、代谢、增殖、迁移和肿瘤微环境中发挥着重要作用[1]。FAK的过表达及激活主要在原发性癌及转移性癌中被发现，如原发性肝癌、结肠癌、卵巢癌、乳腺癌等多种不同人源癌细胞中均有FAK蛋白的过表达，并表现出较差的临床治疗结果。FAK的作用机制及信号通路已得到广泛研究，最近研究表明FAK是某些癌症中免疫应答的关键媒介，抑制FAK的活性可能会触发免疫介导的肿瘤消失，证明FAK是治疗癌症的有效潜在靶点[2]。鉴于在癌症细胞中FAK的过表达，当前已有许多直接作用于FAK的小分子抑制剂，且有少部分已进入临床研究[3]。尽管靶向FAK的小分子抑制剂在临床前试验中取得令人兴奋的成绩，临床试验也取得阶段性的成功，但还远远未满足临床需要[4]。由于传统药物化学策略如小分子抑制剂只能抑制FAK的激酶依赖性的生理活性而忽略了FAK非激酶依赖的支架角色功能，其作用机制大大限制了靶向FAK的临床应用[5]。为了克服FAK激酶抑制剂的作用机制缺陷，深入靶点FAK的认识，验证靶点FAK的临床应用，探讨支架功能在肿瘤发生发展中的作用，迫切需要全新的策略来选择性靶向。蛋白水解靶向嵌合体（proteolysistargetingchimera,PROTAC）技术是一种新兴的药物研发策略[6,7]。特别是在年2个新型可口服小分子PROTACARV-(NCT)和ARV-(NCT)进入临床Ⅰ试验并取得令人满意的疗效以及安全性，极大的鼓舞了来自学术界及制药工业界的科研人员研发热情[8]。PROTAC是由三部分组成的异源双功能化合物，分别是用于特异性结合靶蛋白的“弹头”（warhead）、招募E3泛素连接酶的E3泛素连接酶配体（E3ligand）和连接两者的连接链（linker）[9]。PROTAC靶向降解靶蛋白的作用机制是通过嵌合体分子将靶蛋白与E3泛素连接酶“拉近”到适当距离，使得本不被特异性泛素化的蛋白得到泛素化标记，最终通过蛋白酶体系统降解蛋白使其丧失生物学活性。与传统抑制剂只能抑制某些多功能蛋白的单一信号通路相比，PROTAC分子可以诱导靶蛋白降解从而影响该蛋白的所有功能，从而减少反馈机制，在某种程度上可以克服耐药以及减小耐药的发生几率[10]。从PROTAC的作用机制上看，比起高亲和力的传统小分子抑制剂，嵌合体分子对靶蛋白的亲和力要求并不苛刻，只需微小的结合力便能诱导靶蛋白泛素化并被随后的泛素蛋白酶系统降解[11]。另一方面，PROTAC小分子可以发挥亚化学剂量的催化作用，解离后的PROTAC分子可以进入下一个循环，从而可以大大减少给药剂量以及降低因高剂量带来的*副作用（图1）。综合PROTAC的诸多优势，PROTAC不仅促进了小分子药物的研发，更预示着第四次制药革命的到来[12]。PROTAC的独特作用机制能靶向降解FAK蛋白，从而消除FAK的支架功能，极大吸引了科研人员的兴趣[13]。当前已有多个基于PROTAC技术研发的靶向FAK小分子降解剂被报道[14]。本文简述了FAK蛋白、信号通路及小分子抑制剂，系统综述了基于PROTAC技术靶向降解FAK蛋白的最新研究进展，最后总结并展望了基于PROTAC技术靶向降解FAK蛋白的发展前景。1
FAK的结构及信号通路
FAK结构最早于年被Schaller等[15]从鸡胚成纤维细胞中分离并克隆出来。FAK隶属于酪氨酸激酶-2基因编码的非受体型酪氨酸激酶，不含常见的SH2与SH3结构域，是较为纯粹的胞质酪氨酸激酶，主要依赖其细胞整合素发挥作用。FAK本身虽非原癌基因，但易受到原癌基因、整合素、内皮素、升压素等的影响发生催化底物蛋白酪氨酸残基的磷酸化作用，进而调控细胞的增殖、分化与生长[16]。编码FAK的cDNA长度为bp，位于第8号染色体的8q24处，可以编码个氨基酸，相对分子质量为。FAK是一种具有多功能结构域的信号蛋白质，主要有三部分组成：①约有个氨基酸组成的三叶草型的FERM和Y磷酸化位点的N端；②由个氨基酸组成的FAT，含大量脯氨酸聚集的和Y的磷酸化位点的C端；③及包含Tyr和Tyr两个磷酸化位点的中心激酶结构域三部分[17]（图2）。三者的共同作用介导着FAK的非激酶依赖的信号通路[18]。FAK通过其支架功能结构域参与在质膜上形成大型信息复合物，其很容易被生长因子和整合素磷酸化激活，介导胞外信号传至胞内，连接细胞外基质与细胞的相互作用[19,20]，并介导多条信号转导通路，如P13K-AKT通路、Ras-MAPK通路、GTP/STAT1通路等，参与调控肿瘤细胞的生长、增殖、转移和侵袭等过程[21]。内容由凡默谷小编查阅文献选取，排版与编辑为原创。如转载，请尊重劳动成果，注明来源于凡默谷