細胞周期依賴蛋白激酶 (CDKs) 是一組絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，和細胞周期蛋白 (cyclin) 協同發揮作用。CDKs 抑制劑按作用機制可分為兩類：控制細胞周期和控制細胞轉錄。CDK9 屬于絲氨酸類激酶，主要在轉錄延伸的調控中發揮作用，而不影響細胞周期過程。CDK9 抑制劑可通過降解、抑制 CDK9 來阻斷正性轉錄延長因子 P-TEFb (positive transcription elongation factor b) 對 RNA Poly-II C末端區域的磷酸化，抑制轉錄，迅速降低細胞內 mRNA 水平，從而引起腫瘤細胞凋亡。非選擇性 CDK9 抑制劑在發揮抗腫瘤作用的同時，也會抑制其他亞型的 CDKs 和激酶，從而帶來顯著地藥物毒性和不良反應，因此，選擇性 CDK9 抑制劑成為抗腫瘤藥物開發的熱點。

研究動態

本文講述了 SNS-032 （多靶點激酶抑制劑）和沙利度胺拼合形成了小分子 THAL-SNS-032  （圖1），該分子通過選擇性降解 CDK9 實現不可逆性抑制細胞轉錄，從而發揮顯著的抗腫瘤作用。并且，與傳統的激酶抑制劑相比，THAL-SNS-032 具有更持久的藥理作用。

圖1. THAL-SNS-032的結構式 （圖片來源：《Nat. Chem. Biol.》）

由圖2可以看出，在急性淋巴白細胞中 (MOLT4)，THAL-SNS-032 在依賴 CRBN（沙利度胺的作用靶點）的條件下，誘導 CDK9 降解，而不降解其它蛋白 (a)，說明該分子選擇性作用于 CDK9 。進一步研究 THAL-SNS-032 誘導效應的動力學，發現在 THAL-SNS-032 濃度為250 nM條件下，1h內 CDK9 可被大量降解，并具有長效持續性(b)。

圖2. (a) THAL-SNS-032選擇性降解CDK9

 (b) THAL-SNS-032持續發揮作用至24 h （圖片來源：《Nat. Chem. Biol.》）

用THAL-SNS-032處理細胞，不僅CDK9被降解，細胞增殖也被抑制，從而促進了細胞凋亡，表征為活化的Caspase-3（催化裂解眾多的效應分子，誘發細胞凋亡）和PARP（DNA修復酶，Caspase-3的切割底物），以及MCL-1(MCL-l表達上調提示了腫瘤的發生)的降低。此外，與對照物（SNS-032, NVP-2）相比，該分子顯著地降低細胞活力并具有更持久的效力，表現出強有力的促凋亡活性。（圖3）

圖3. (a) 免疫蛋白印跡法表征與細胞凋亡相關蛋白

 (b) 該分子顯著抑制細胞活力 

(c) 染色實驗表征細胞的凋亡 （圖片來源：《Nat. Chem. Biol.》）

該文分析了THAL-SNS-032對Poly-II (RNA聚合酶II) C末端區域的磷酸化的影響，發現THAL-SNS-032可以濃度和時間依賴性的抑制2位絲氨酸的磷酸化，使得轉錄被抑制，細胞內mRNA及半衰期短的蛋白的水平快速下降，從而導致腫瘤細胞的凋亡（圖4）。

圖4. 該分子表現出依賴CRBN的抑制Ser 2磷酸化作用 （圖片來源：《Nat. Chem. Biol.》）

總而言之，CDK9作為治療腫瘤強有效的靶點之一，選擇性抑制其功能有著很廣闊的前景。該研究闡明了THAL-SNS-032選擇性降解CDK9，阻斷正性轉錄延長因子對RNA Poly-II C末端區域的磷酸化，使得轉錄被抑制，進而導致細胞凋亡。

M君有話說：

由于非選擇性CDK9抑制劑會產生一系列毒副作用和不良反應，提高CDK9抑制劑的選擇性與特異性已然成為開發抗腫瘤藥物的熱門方向。

參考文獻：

[1] Calla M Olson, et al. Pharmacological perturbation of CDK9 using selective CDK9 inhibition or degradation. Nat. Chem. Biol. (2018),14(2),163-170.

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