化学配体双向调节HIF-2活性

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     大家好,今天给大家分享NCB上的这篇文章,文章的两个通讯作者分别是来自山东大学生命科学学院的武大雷教授同时也是本文的一作,以及来自美国桑福德伯纳姆医学研究所的Fraydoon Rastinejad  教授,这篇文章发现通过化学配体能够双向调节HIF-2活性并揭示了其分子机制。


      低氧诱导因子2 (HIF-2)是由一个氧气敏感的HIF-2α亚基和ARNT亚基形成的异源二聚的转录因子,也是一个蛋白复合物。HIF-2活性增强会导致某些癌症,而活性降低则会导致慢性肾病贫血。因此,通过直接结合的配体调节HIF-2活性可以提供许多新的治疗优势。PT2385类HIF-2α拮抗剂最近被开发并应用于动物肾细胞癌肿瘤移植模型有着良好的前景,但是相对应的小分子激活剂却没有被发现,目前主要是通过利用PHD酶的抑制剂间接地提高HIF-2的活性。


     首先作者利用互补的生化和基于细胞的实验评估了PT2385对HIF-2的拮抗能力。实验发现该分子和HIF-2α的结合常数在纳摩级别以及抑制转录活性的IC50是42n,qPCR实验发现,HIF-2的内源性靶基因的表达水平呈PT2385浓度依赖性下降。为了进一步解释PT2385是如何和HIF-2α-ARNT结合并发挥其功能,作者通过共结晶和氢氘交换质谱数据发现,当PT2385与HIF-2结合后,HIF-2α亚基结合域的M252残基会发生很大的偏移,迫使其从口袋中出来向异源二聚体的junction移动,并且一些远离结合位点的维持异源二聚体稳定性的domian-domian相互作用界面区域也发生了很大的变化。M252A突变体对PT2385破坏异二聚体具有明显的抗性,而且HIF-2内源性靶基因表达水平不会受到影响,这些结果说明M252通过别构作用对于介导PT2385对异二聚体的破坏至关重要。



      接下来作者基于蛋白热稳定性利用纯化的HIF-2蛋白高通量筛选得到了HIF-2新的拮抗剂T001,加上他们以前报道的0X3拮抗剂,实验发现这三种拮抗剂结合在相同的domain,并且都是因为改变M252的位置发挥拮抗作用的,改变的力度不同,拮抗的能力也不一样。然后作者还筛选得到了第一代HIF-2的激动剂M1001,实验发现,该激动剂和拮抗剂结合在相同的口袋,只是影响了口袋中不一样的氨基酸残基。当M1001和HIF-2结合时,Y281的侧链会从里面翻出,向ARNT亚基移动,和ARNT的Y456残基形成新的氢键,同时也稳定了结合区域外的其他region,这些影响共同促进了了异源二聚体的稳定性和转录活性。同时作者还基于结构-活性关系(SAR)在M1001类似物中找到了一个更强效的激活剂M1002。



       总之这些研究结果表明,尽管结合到同一个HIF-2α口袋, 抑制剂与催化剂的配体可以通过移动不同的口袋中的氨基酸残基变构地改变HIF-2α-ARNT异源二聚。


文章作者:ZX


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