鄧賢明教授課題組在Cell Chemical Biology發(fā)文報道靶向v-ATPase的天然產物verucopeptin有效抑制腫瘤多重耐藥
腫瘤多重耐藥是指在化療藥物治療過程中腫瘤細胞對多種不同結構和作用機制的藥物普遍產生了耐藥現象，成為影響腫瘤化療預后的重要因素，是當前腫瘤研究與藥物開發(fā)的重點和難點。由于腫瘤多重耐藥的成因復雜，目前臨床上針對腫瘤多重耐藥的藥物，如ABC transporter小分子抑制劑等，表現并不盡如人意，因此解決腫瘤細胞多重耐藥問題亟需新的策略。
2020年7月9日，細胞應激生物學國家重點實驗室、天然產物源靶向藥物國家地方聯(lián)合工程實驗室、廈門大學生命科學學院鄧賢明教授課題組在《Cell Chemical Biology》在線發(fā)表題為“Pharmacological Targeting of Vacuolar H+-ATPase via Subunit V1G Combats Multidrug-resistant Cancer”的研究論文。該研究發(fā)現小分子天然產物verucopeptin靶向v-ATPase的V1G亞基，有效的抑制v-ATPase的活力和mTORC1信號通路從而導致多重耐藥腫瘤細胞死亡，并揭示v-ATPase可以作為一個潛在的多重耐藥腫瘤治療靶點。
鄧賢明教授課題組首先運用表型篩選（phenotypic screening）策略，基于vincristine誘導的多重耐藥胃癌細胞系SGC7901/VCR，對課題組自有的微生物來源的天然產物庫（約2000個單體化合物）進行了細胞毒篩選。結果發(fā)現環(huán)酯肽天然產物verucopeptin能夠顯著抑制SGC7901/VCR細胞生長，半致死濃度IC50為1.4 μM，而多種化療藥物包括紫杉醇，順鉑等都對SGC7901/VCR無效（IC50> 30 μM）。同時，verucopeptin對doxorubicin誘導的多重耐藥細胞K562R也展示出了優(yōu)異的活性，半致死濃度IC50僅為0.33 μM。這表明verucopeptin可能對多重耐藥腫瘤細胞都有優(yōu)異的活性。為了探索verucopeptin導致腫瘤細胞死亡的機制，鄧賢明教授課題組與加州大學圣克魯茲分校分子細胞與發(fā)育生物學系Melissa S. Jurica教授合作，運用高通量成像靶點分析方法（cytological profiling），將verucopeptin與480個已知細胞活性的化合物進行評價，通過對成像表型進行聚類分析，發(fā)現verucopeptin可能作用于含有膜結構的細胞器。隨后，鄧賢明教授課題組合成了基于verucopeptin的小分子探針VE-P，用于靶點垂釣。應用該探針，通過“原位點擊化學”(in situclick chemistry)的方法，發(fā)現細胞內VE-P跟溶酶體存在明顯的共定位。進一步通過化學蛋白質組學（chemical proteomics）對垂釣獲得的靶蛋白鑒定表明，verucopeptin可能作用于ATP驅動的質子泵v-ATPase。體外蛋白質共沉淀實驗證實，在v-ATPase所有亞基中只有V1G亞基和VE-P有相互作用。結合定點耐藥突變細胞株的構建，闡明了verucopeptin與V1G相互作用的關鍵位點（Leu99和Cys104）。
v-ATPase和mTORC1可以通過改變細胞內外pH梯度以及對細胞代謝重編程，上調MDR1等方式強化腫瘤細胞的多重耐藥表型。因此通過活性小分子高效調節(jié)這兩個復合體是干預多重耐藥腫瘤的潛在策略。Verucopeptin是目前報道的第一個靶向V1G亞基的v-ATPase抑制劑。和已知的v-ATPase抑制劑——靶向V0C亞基的bafliomycin A以及靶向V1A亞基的Eq相比，verucopeptin可以同時高效抑制v-ATPase和mTORC1的活力，導致多重耐藥腫瘤細胞死亡。另外，verucopeptin在SGC7901/VCR的小鼠移植瘤模型中也具有顯著的體內藥效。該工作驗證了v-ATPase作為一個多重耐藥腫瘤治療潛在靶點的可行性。
據悉，該論文由哈佛醫(yī)學院麻省總醫(yī)院癌癥中心、加州大學圣克魯茲分校、臺灣大學藥學院、山東大學藥學院、上海交大醫(yī)學院瑞金醫(yī)院國家轉化醫(yī)學研究中心、廈門大學化學化工學院、分子影像中心、生科院等單位合作完成，廈門大學生命科學學院博士后王躍宙、博士生張磊、博士生魏燕玲、博士后黃偉和助理教授李莉為該論文的共同第一作者，鄧賢明教授為通訊作者。該研究得到了科技部重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金委和中央高校基本科研業(yè)務費等的資助。
原文鏈接：https://www.cell.com/cell-chemical-biology/fulltext/S2451-9456(20)30234-8
【鄧賢明教授團隊簡介】
鄧賢明教授團隊針對重大疾病，以“首創(chuàng)藥物（First-in-class therapeutics）”發(fā)現為目標，專注“未靶激酶”的藥物發(fā)現化學生物學研究。近五年以通訊作者（或共同通訊）在Cell、Sci. Transl. Med.、J. Exp. Med.、Nat. Commun.、Cancer Res.、Br. J. Pharmacol.、J. Med. Chem.等其它雜志發(fā)表SCI論文26篇。同時相關成果專利5項實現技術轉讓。
（生命科學學院）
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