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靶向去泛素化酶USP30——进展和展望
来源:-    浏览:4134   更新时间:2019年04月29日
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1.USP30简介

USP30(Ubquitin-specific protease 30)是去泛素化酶家族中的一员,主要定位在线粒体外膜,是一种半胱氨酸蛋白酶。研究表明USP30参与了细胞内线粒体形态的调控。后续研究发现USP30可以使PARK2以及PINK1驱动的线粒体自噬被逆转。PARK2作为泛素连接酶标记损伤的线粒体使其被清除,而USP30作为去泛素化酶可以去除泛素标签从而抑制线粒体自噬。抑制USP30也有望用于治疗帕金森症。目前已经有Mission Therapeutics以及Mitobridge等公司开展了USP30抑制剂的研发。目前,Komander课题组已经解析了人源USP30的结构(PDB ID: 5OHK, 5OHN, 5OHP)。USP30的催化结构域中最关键的催化三联体是Cys77-His452-Ser477,不同于USP家族中常见的Cys-His-Asp/Asn三联体。

2.天然产物来源的USP30抑制剂

2014年,中国科学院昆明植物研究所郝小江等人报道了一种二萜衍生物15-oxospiramilactone (S3)是USP30的抑制剂。这也是目前唯一一个天然产物来源的USP30抑制剂15-oxospiramilactone (S3)。S3可以抑制去泛素化,从而增强线粒体的膜蛋白MFfn1/2的活性,促进线粒体融合。但是值得注意的是,其申报的专利 WO 2014169711的内容是15-oxospiramilactone衍生物作为Wnt抑制剂在治疗多种疾病中的应用。

3.合成的USP30抑制剂

目前已经有多家公司开展了USP30抑制剂的研发工作,主要应用于抗神经退行性疾病以及抗肿瘤等适应症。

3.1 MissionTherapeutics

Mission Therapeutics是由剑桥大学Steve Jackson教授等人于2011年联合创办的制药公司。该公司已经搭建了针对去泛素化酶为靶标的研发管线,目前聚焦的靶点主要是USP4、USP7、USP30和UCHL1。其中USP30抑制剂项目主要聚焦线粒体相关疾病、帕金森症以及外周疾病,如:肾纤维化等疾病。

Mission Therapeutics也是目前USP30抑制剂研发大军的绝对主力,目前公开的与USP30相关的专利有十余项。如图所示是Mission Therapeutics已经公开报道了USP30抑制剂专利中的代表性化合物。但是目前该公司报道的化合物中并未详细介绍其IC50等关键数据,仅有粗略的活性数据范围。

3.2 Mitobridge

Mitobridge成立于2011年,正如其名,是一家专注于研发治疗线粒体相关疾病药物的制药公司。2017年,安斯泰来花费4.5亿美金收购了Mitobridge。

Mitobridge通过高通量筛选得到了苗头化合物,随后进行优化得到了MF-094,其对USP30的抑制活性IC50值为0.12 μM,而同系列的具有环丙基结构的化合物MF-095对USP30的IC50值超过10 μM7。

3.3 FormaTherapeutics

近期,Forma Therapeutics也公开了一项USP30抑制剂的专利申请(WO2019071073)。与Mission Therapeutics类似的是,其专利中USP30的抑制活性并未给出具体数值,仅有粗略的范围。因此,我们整理了其中部分活性较好(IC50 < 0.1 μM)的化合物。

4.展望

USP30作为去泛素化酶大家族的一员,其生物学机制的研究仍然不是很多,但由于其定位在线粒体,这一特性注定其与线粒体相关疾病有千丝万缕的关系。目前天然产物来源的USP30仅有一例报道,后续进展不明朗。而几家公司所报道的USP30抑制剂目前研究尚不深入。但是由于USP30的晶体结构已经得到解析,这将为USP30抑制剂的设计提供更多的便利。随着USP30在不同疾病中作用的日渐明晰,USP30抑制剂的研发有可能会像USP7抑制剂的研发一样进入激烈竞争的态势。

参考文献:

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2. Bingol,B.; Tea, J. S.; Phu, L.; Reichelt, M.; Bakalarski, C.E.; Song, Q.; Foreman, O.; Kirkpatrick, D. S.; Sheng, M., The mitochondrial deubiquitinase USP30 opposes parkin-mediated mitophagy. Nature2014, 510 (7505), 370-5.

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