癌蛋白 c-Myc(Myc) 是一种 DNA 结合型转录因子/转录激活因子,在细胞周期调控、生长、分化、发育等多种细胞功能中发挥关键作用。其失调可使癌细胞逃避生长抑制、免疫清除、促进肿瘤相关炎症并引起基因组不稳定与突变。
由于Myc缺乏传统药物结合口袋的“无结构”蛋白特性,在其被发现的 40 年以来,尚无直接靶向 Myc 的药物获批上市。
近期,深圳湾实验室沈卫军团队开发了首个基于 Myc-NanoLuc 融合质粒转染细胞的高通量筛选体系,用于筛选可下调 Myc 的小分子化合物,并从 ChemDiv 多样性化合物库中筛选出能够选择性降解 Myc 蛋白的化合物 C1。
C1 对高表达 Myc 的癌细胞具有较高的细胞毒性,而对低表达 Myc 的癌细胞影响较小,且能选择性下调多种 Myc 靶基因 的表达。值得一提的是在研究过程中,团队使用了 TargetMol 的产品 EOAI3402143(G9)噢,大佬的选择,值得信赖!
构建并验证靶点-NanoLuc融合蛋白的HTS平台
研究团队先是构建了将 Myc 蛋白 与高稳定性的 NanoLuc 荧光素酶 融合的质粒,建立了首个基于 Myc-NanoLuc 融合质粒转染细胞的高通量筛选体系,用于筛选可下调 Myc 的小分子化合物。随后利用包含17,452 种具有明确生物功能的生物活性化合物库作为测试对象,成功鉴定出两种与癌症相关的临床前小分子抑制剂:
它们均可促进 Myc 蛋白降解,验证了该筛选体系的有效性。
▲高通量筛选示意图
C1选择性杀伤Myc高表达肿瘤细胞
利用这一新构建的平台,研究团队接下来从 Chemdiv 化合物库 中进行了大规模筛选(包含108,800个化合物),经过多轮验证,最终确定了 14种能够显著降低内源性 Myc 蛋白水平的新型小分子化合物,并将这14种化合物被命名为 C1–C14。
接下来,团队采用了 CETSA(cellular thermal shift assay,细胞热转移实验)来检测 Myc 与 14 个候选化合物之间的相互作用。结果表明,化合物 C1、C3、C7、C8 和 C11 能够像已知的 Myc 结合剂 MYC361i 一样,在加热条件下显著稳定细胞裂解液中的内源性 Myc 蛋白。而其余 9 种化合物则未表现出明显的稳定作用。
▲14 种新型小分子化合物
通过对这5种化合物的多层验证,发现了 C1 能够在细胞水平上 选择性降解内源性 Myc 蛋白及其功能伴侣 Max 蛋白,其降解半效浓度(DC₅₀)约为 5 μM,并对其他蛋白几乎无影响。
▲C1 在较低剂量下优先杀死高 Myc 表达的癌细胞,并选择性地降低 Myc 靶基因表达。
以上结果表明,C1 是一种新型、且特异性强的小分子 Myc 降解剂,能够通过促进 Myc/Max 复合体降解,选择性抑制 Myc 依赖性癌细胞的生长与转录活性,具有潜在的抗肿瘤药物开发价值。
C1作用机制
研究者此前已通过 CETSA 分析确认 C1 可与 Myc 结合,为探究C1的作用机制,研究者构建了 Flag-Myc(f-Myc)质粒,并在不同剂量的 C1 处理下进行 f-Myc 共免疫沉淀(Co-IP)实验,以检测常见的 Myc E3 泛素连接酶(如 FBXW7、CHIP/STUB1)是否可被 f-Myc 拉下形成三元复合物。
结果发现,C1能以浓度依赖的方式诱导c-Myc蛋白发生自聚集,这种自聚集效应伴随着c-Myc/Max异源二聚体的解离。
既往研究表明,Myc/Max 二聚体的解离会使两者失去稳定性,并通过蛋白酶体途径被降解。因此,研究者利用蛋白酶体抑制剂 MG132 来验证该途径是否参与了 C1 诱导的 Myc 降解。发现蛋白酶体抑制剂 MG132 不仅阻止了 DUB 抑制剂 G9 引起的 Myc 降解,也恢复了 C1 介导的 Myc 蛋白水平(见图5C),说明蛋白酶体途径参与了 C1 的 Myc 降解机制。
▲C1 充当分子胶,聚集 Myc 蛋白,阻断 Myc/Max 相互作用,并导致 Myc/Max 蛋白降解
以上结果表明,C1 是一种新型、非典型的 Myc 分子胶降解剂(MGD),能够直接结合 Myc 蛋白并诱导其自聚集,从而阻断 Myc/Max 相互作用,同时通过蛋白酶体(并可能辅以自噬途径)促进 Myc 和 Max 的降解。该作用机制通过 Co-IP、荧光显微以及热转移实验得到验证,显示出 C1 独特的 Myc 聚集型降解特性,与其他 Myc 降解化合物不同,代表了一种全新的 Myc 靶向策略。
小结
综上,该团队通过开发 Myc-NanoLuc 融合质粒转染的细胞高通量筛选(HTS)体系,成功鉴定出能够下调 Myc 癌蛋白的小分子,其中 14 个初筛命中物表现出真实的 Myc 下调活性。
C1 是其中最突出的化合物,它不仅能结合并降解 Myc 蛋白,还能破坏 Myc/Max 相互作用并诱导 Myc 聚集,加速其清除,从而成为一种特异性的 Myc 降解剂。C1 的机制可能属于非典型的分子胶,类似于通过促进靶蛋白聚集来诱导降解的 BI-3802;其作用可能涉及蛋白酶体和自噬途径,但具体参与的 E3 泛素连接酶及分子机制仍需进一步研究。
C1 及其他候选化合物(如 C7、C8)具有一定的脱靶效应,且 C1 含有反应性硝基,但分子量较低(337.3 Da),显示出未来药物化学优化的潜力。总体而言,该研究展示了一种新的 HTS 策略用于发现 Myc 靶向小分子,并初步揭示了 C1 作为非典型 Myc 分子胶降解剂的潜力,为进一步临床开发提供了基础。