c-Fos

来源：药渡撰文：balabala     编辑：维他命靶向蛋白降解技术利用真核细胞内固有的两大蛋白降解系统——泛素-蛋白酶体系统（UPS）和溶酶体途径，实现了多种疾病相关蛋白的靶向降解，正引领着下一代小分子药物的发展方向。近年来，研究人员围绕上述问题积极探索，开发了多维度的靶向蛋白降解技术。本文将盘点从2023年至今的靶向蛋白降解的新型策略，以供读者参考。1基于纳米平台的靶向蛋白降解迄今为止，许多基于邻近效应的双功能分子已经被开发用于靶向调控生物大分子中，如靶向蛋白质泛素化/磷酸化、靶向RNA降解等等。它们在分别接近两个目标分子后将其拉近，从而形成复合物而发挥下游功能。但这些双功能分子往往是一价的，需要经过复杂耗时的筛选和优化。SM-PROTAC纳米平台2023年3月，北京大学深圳研究生院李子刚/尹丰团队开发了一种基于“分裂-混合”的纳米平台，并将其命名为split-and-mixPROTAC(SM-PROTAC)（图1），他们将能够自组装的核心单体分别与PROTAC中的两个组件（靶蛋白招募模块和E3连接酶招募模块）融合，以不同的比例将二者结合，再通过一些表征方法筛选二者的最佳比例，同时该纳米平台的多价性质也保证了目的蛋白的降解效果。之后，研究人员通过对一系列靶点的成功降解，证明了SM-PROTAC可以通过连接目标蛋白配体和E3连接酶配体实现快速的靶标蛋白降解以及配方优化。同时，该平台还具有极强的应用潜力，可以扩展到任何生物分子，包括DNA、RNA、蛋白质和其他生物分子的功能调控，如磷酸化/去磷酸化、泛素化、靶向降解、表观遗传学等。图1. 基于“分裂和混合”的SM-PROTAC模型示意图[1]LipoSM-PROTAC纳米自调节平台但是基于肽的SM-PROTAC的低药效，限制了其在生物医学领域的进一步发展。因此，迫切需要开发一种更有效的用于生物医学应用的PROTAC纳米平台。由于脂质体具有易于配制、自动组装和高负载运输的特性。研究人员将SM-PROTAC与脂质体结合，从而提出了一种基于脂质体的分合（Split-and-Mix）纳米自调节平台(LipoSM-PROTAC)（图2C），并对其进行了生物学表征和验证。研究发现，LipoSM-PROTAC系统具有叶酸选择性降解靶标蛋白的功能。且研究人员以雌激素受体蛋白（ERɑ）为模型，通过体外实验验证发现该体系具有显著降解ERɑ蛋白的效果。与基于肽的SM-PROTAC相比，LipoSM-PROTAC系统可以以更低的浓度达到治疗效果，并为临床转化提供了机会。总体而言，基于LipoSM的平台显示出更高的药物功效，这为PROTAC和其他生物分子调控提供了潜在的应用前景。图2. 基于脂质体的分合(Split-and-Mix)纳米自调节平台(LipoSM-PROTAC)模型示意图[2]2针对特定细胞器内蛋白的靶向蛋白降解目前，真核细胞中所有的靶向蛋白质稳定（TPD）都依赖于泛素蛋白酶体或溶酶体系统，因此对缺乏蛋白酶体和溶酶体的膜细胞器中的靶蛋白（如线粒体）无能为力。杭州医学研究所的方晓红团队设计并开发了一种线粒体蛋白酶靶向嵌合体（MtPTAC），用于实现线粒体基质中蛋白的靶向降解（图3）。MtPTAC是一种双功能小分子，一端与线粒体酪蛋白水解蛋白酶P（ClpP）结合，另一端与靶蛋白结合，MtPTAC激活了ClpP的水解酶活性，同时使目标蛋白与ClpP靠近，进而水解掉靶蛋白。研究人员以线粒体RNA聚合酶（POLRMT）为靶蛋白，在体内和体外均展示了MtPTAC强大的蛋白水解能力和抗肿瘤应用前景。这是第一个模块化设计的能够特异性水解线粒体内靶蛋白的TPD。图3. 线粒体蛋白酶靶向嵌合体(MtPTAC)模型示意图[3]3可逆的蛋白靶向降解嵌合体对于传统的PROTAC分子而言，其使用的过程中往往会表现出钩状效应，即当PROTAC分子的浓度达到某一特定值后，进一步增加其浓度反而会降低靶蛋白的降解效率，而这一效应也在一定程度上限制了PROTAC分子在活体和临床研究中的应用。基于这一背景，佛罗里达大学的Thomas Kodadek教授和来自康奈尔大学的Francis Barany教授团队提出了一种自组装蛋白降解靶向嵌合体（SAPTAC）的设计策略（图4），将PROTAC分子拆分为与靶蛋白和E3泛素连接酶结合的两部分（用于实现可逆耦合的“X和Y”），如果在平衡状态下，存在大量未连接的目标蛋白和E3连接酶配体，这些低分子量分子可以比稳定连接的PROTAC更有效地渗透细胞/组织。在渗透细胞后，目标蛋白和E3连接酶之间将形成共价可逆结构，引向关键的三元复合物，触发目标蛋白的多泛素化和随后的蛋白酶体介导的破坏，从而实现消除钩状效应。图4. 自组装蛋白降解靶向嵌合体(SAPTAC)模型示意图[4]4基于非传统降解途径的靶向蛋白质降解在哺乳动物受到多种刺激后，可激活早期基因（IEG），IEG介导生长因子、神经元和免疫刺激的转录反应，编码Fos、EGR和NR4A家族的转录因子，促进迟发反应基因（LRG）的转表达，介导细胞对刺激作出响应。而LRG具有细胞反应特异性，在对首次刺激的适应性反应中至关重要，IEG mRNA在首次刺激后的几分钟内积累，一旦翻译，它们的蛋白质会迅速降解，从而出现蛋白质瞬时爆发式表达，促使细胞对各种刺激产生适当的反应。尽管IEG的转录机制得到了很好的研究，但IEG蛋白的降解机制仍然是个谜。为了表征IEG蛋白的降解机制，Michael E. Greenberg和Stephen J. Elledge团队通过全局蛋白质稳定性分析（GPS）系统来测定IEG蛋白质的稳定性，并进行全基因组CRISPR-Cas9筛选，以寻找那些调节IEG蛋白稳定性的基因（图2）。他们发现，midnolin蛋白是哺乳动物中一种未被充分表征的蛋白质，它的过表达促进c-Fos、FosB、EGR1和NR4A1等多种IEG蛋白的蛋白酶体降解，抑制蛋白酶体的活性而不是抑制泛素化酶的活性可抑制IEG蛋白降解，表明IEG蛋白降解依赖于midnolin和蛋白酶体，而不是泛素化降解途径。midnolin-蛋白酶体途径可能代表了蛋白酶体绕过经典泛素化途径，以实现核蛋白选择性降解的一般机制。图5. midnolin-蛋白酶体途径独立于泛素化降解许多核蛋白[5]O-糖基化是真核生物中最普遍的糖基化形式。在多种类型的O-糖基化蛋白中，最突出的是黏蛋白（mucins），它主要由上皮细胞分泌，在一系列类型的肿瘤细胞中表达，并通过调节蛋白稳定性诱导各种致癌信号分子促进肿瘤进展。黏蛋白酶StcE是一种选择性切割黏蛋白的蛋白酶。StcE可以选择性地从生物样品中去除黏液结构域糖蛋白，并将其切割成片段，便于分析。StcE对黏蛋白表现出基于肽和聚糖的选择性。斯坦福大学的Carolyn R. Bertozzi教授团队通过纳米抗体将StcE酶靶向到癌细胞表面，并通过酶工程化改造降低StcE酶的酶活性，从而仅在癌细胞表面富集的情况下完成降解过程，避免误伤健康细胞的黏蛋白，具有肿瘤治疗的前景（图6）。图6. ColabFold (Methods)62预测的纳米体-黏液酶偶联物的结构[6]5通过分子内二价胶进行靶向降解IBG1是专利报道的一个类PROTAC的降解剂，其是由BET抑制剂JQ1和DCAF15的芳基磺酰胺配体E7820连接而成，能够在多个细胞系中诱导BRD4的高效降解。实验结果表明，IBG1诱导的BRD4降解依赖于蛋白酶体途径，但与DCAF15无关。英国邓迪大学的Ciulli团队与奥地利科学院CeMM分子医学研究中心的Winter团队通过研究IBG1分子对BRD4的靶向降解机制，揭示了IBG1是一种分子内二价胶水，并发现了一种新型的靶蛋白降解模式，即小分子同时顺式（cis）结合靶蛋白的两个相邻结构域，靶蛋白构象的变化使其粘连到E3连接酶上，与一般的PROTAC等反式（trans）蛋白-连接酶结合有着本质的区别。这种两个结构域的分子内二聚化修饰蛋白质表面并调节蛋白-蛋白相互作用的方法，是一种高效靶向蛋白质降解的新策略（图7），为药理学的发展提供了新的设计方向。图7. 传统的一价胶和二价PROTACs与分子内二价胶分子识别模式的示意图模型[7]参考文献：1.Targeted Biomolecule Regulation Platform: A Split-and-Mix PROTAC Approach2.Selective Protein of Interest Degradation through the Split-and-Mix Liposome Proteolysis Targeting Chimera Approach3.Mitochondrial Protease Targeting Chimeras for Mitochondrial Matrix Protein Degradation4.Reversible Assembly of Proteolysis Targeting Chimeras5.The midnolin-proteasome pathway catches proteins for ubiquitination-independent degradation6.Design of a mucin-selective protease for targeted degradation of cancer-associated mucins7.Targeted protein degradation via intramolecular bivalent glues*声明：本文仅是介绍医药疾病领域研究进展或简述研究概况或分享医药相关讯息，并非也不会进行治疗或诊断方案推荐，也不对相关投资构成任何建议。内容如有疏漏，欢迎沟通指出！利润飙升408.11%！微芯生物“两驾马车”驱动，研发之路高歌猛进这十款药物，今年有望获FDA批准！舒沃哲上市四个月卖9128 万，迪哲医药做对了什么？

Oxytocin, a naturally occurring chemical in the brain, plays a crucial role in various cognitive functions, including memory. A recent study revealed that the activation of neurons in the supramammillary nucleus of the mouse brain enhances performance in object recognition tasks. This discovery implies that specific oxytocin neurons play a pivotal role in modulating object recognition memory in mice. Oxytocin (OXT) is a hormone that is known for its effects on psychological well-being and emotional bonding in animals. Interestingly, research has shown that this natural chemical in the brain plays a crucial role in other cognitive processes as well, including learning and memory. Now, scientists may have discovered exactly how OXT influences memory in animals by studying "OXT neurons" that contain OXT receptors and function differently based on the availability of the chemical in the brain. In a recent study published on 16 November 2023, in PLOS One, a group of researchers, headed by Professor Akiyoshi Saitoh, along with Junpei Takahashi from the Tokyo University of Science, delved into the complex neural pathways and signaling mechanisms activated by OXT. They offered unprecedented insights into its implications for learning and memory. "Previously we had suggested that oxytocin may be a new therapeutic candidate for dementia based on studies using a mouse model of Alzheimer's disease. To investigate this further, in this study, we examined the role of endogenous OXT in mouse cognitive function. This was done by using pharmacogenetic techniques to specifically activate OXT neurons in specific brain regions. The cognitive function of mice was then evaluated using the Novel Object Recognition Task (NORT)," explains Prof. Saitoh. The research emphasizes the significant role of OXT in regulating social memory, as deficiency in either OXT or its receptors has been linked to aberrant social memory in mice. This groundbreaking study, however, shifts the focus to the role of endogenous OXTergic projections in learning and memory, particularly within the supramammillary nucleus (SuM). To identify the neurons that are responsible for OXT's effect on memory, the researchers visualized slices of the mouse brain after specifically activating OXT neurons in the paraventricular hypothalamic nucleus (PVN), observing positive signals in the PVN and its projections to the SuM. Additional validation of OXTergic neuron activation was confirmed through increased c-Fos positive cells (indicating neuron activation) in the PVN after administering clozapine N-oxide (used to activate the neurons). Further, the study focused on the impact of OXTergic neuron activation on learning and memory using the Y-maze and NORT. Surprisingly, no changes were observed in short-term spatial memory in the Y-maze test. However, the activation of OXTergic neurons significantly boosted long-term object recognition memory in the NORT. Intriguingly, an increased number of c-Fos positive neurons in SuM and the dentate gyrus (a region within the brain's hippocampus) after NORT indicated the involvement of OXTergic neurons in maintaining long-term memory through these regions. Additionally, the team employed selective activation of OXTergic axons in SuM, resulting in mice spending more time exploring novel objects, suggesting a direct modulation of object recognition memory by OXTergic axons projecting from PVN to SuM. This study, for the first time, reveals the involvement of OXT in object recognition memory through the SuM. It suggests potential implications for understanding the role of physiological OXT in Alzheimer's disease and highlights the involvement of OXTergic projections in modulating recognition memory. "There is a widely acknowledged belief that dementia tends to advance more rapidly in settings where individuals experience loneliness or limited social engagement. However, the scientific underpinnings of this phenomenon have remained largely elusive. Our research seeks to elucidate the crucial role of a stimulating environment that activates oxytocin in the brain, potentially mitigating the progression of dementia," explains Prof. Saitoh. The ongoing exploration of this field is anticipated to pave the way for innovative treatments and pharmaceutical interventions aimed at halting the advancement of dementia.

本文为转化医学网原创，转载请注明出处 作者：Sophia 导读： EB 病毒相关性胃癌 （EBVaGC） 被认为是 GC 的一种独特分子亚型，约占所有 GC 病例的 9%。临床上，发现EBVaGC患者的淋巴结转移频率明显低于未感染者，预后更好。RNA N6-甲基腺苷 （m6A） 修饰在调节各种癌症类型的肿瘤进展中具有不可或缺的作用。然而，其对EBVaGC的影响尚不清楚。 近日，中山大学研究学者在期刊《Clinical and Translational Medicine》上发表题为“FTO up-regulation induced by MYC suppresses tumour progression in Epstein‒Barr virus-associated gastric cancer”的研究论文， 研究揭示了FTO-FOS-IGF2BP1/2作为GC转移预测前瞻性生物标志物组合的意义，并从表观遗传学的角度阐明了EBVaGC转移减少的调控机制。 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ctm2.1505 研究背景 01 胃癌（GC）是全球第五大常见恶性肿瘤，也是癌症死亡的第四大原因。考虑到GC的组织学异质性，癌症基因组图谱（TCGA），根据分子分类将其分为四个亚型，其中一种不同的分子亚型，即Epstein-u2012Barr病毒相关性胃癌（EBVaGC），因GC细胞中的EBV感染而命名，约占所有GC病例的9%。EBV，也称为人类疱疹病毒，在人群中广泛传播，超过90%的成年人建立终身潜伏感染。EBVaGC 属于潜伏期 I 和潜伏期 II，组成型表达潜伏基因产物，如 EBV 编码的小 RNA （EBER）、EBV 核抗原 1 （EBNA1） 和潜伏膜蛋白 2A （LMP2A）。此外，EBVaGC通常表现出PIK3CA突变、DNA高甲基化、JAK2、PD-L1和PD-L2基因扩增等分子特征，EBVaGC的临床病理特征为男性优势和近端胃易感性。更重要的是，与EBV阴性GC（EBVnGC）患者相比，感染者的淋巴结转移发生率往往显著降低，临床预后良好。因此， 探索EBV感染后GC转移频率降低的潜在机制将为GC治疗提供新的治疗靶点，并可能有利于GC患者的预后预测。 研究进展 02 多项研究表明，EBVnGC的转移潜力明显强于EBVaGC。如上所述，FTO在体外和体内均明显抑制EBVaGC转移，但在EBVnGC细胞中表达较低。值得注意的是，在EBVnGC细胞中，我们发现FTO的异位表达抑制了细胞迁移、侵袭和伤口愈合率（图8A-D），而FTO耗竭后EMT标记基因的蛋白质水平进一步增加（图8E）。此外，FOS敲低有望成功抑制EBVnGC细胞的迁移能力（图8F，G）。总之， 这些数据表明EBVnGC中存在FTO/FOS m6A调控轴，这可能为我们提供潜在的GC治疗和预后靶点。 FTO/FOS m6A 调节轴也存在于 EBVnGC 细胞中 研究结果 03 综上所述， 本研究基于EBVaGC中异常m6A修饰的FTO的肿瘤抑制作用及其下游调控机制，发现FTO-FOS-IGF2BP1/2信号通路以m6A依赖性方式延缓恶性进展。 此外，我们发现MYC在EBV感染的情况下诱导FTO表达，这是EBVaGC中较低的转移率的原因。此外，可以将 FTO-FOS-IGF2BP1/2 轴作为生物标志物扩展到所有 GC 患者，无论其 EBV 感染状态如何，并且检测该生物标志物组合的表达可以预测 GC 患者的预后。然而，我们的研究存在一些局限性。FTO-FOS-IGF2BP1/2-m6A的调控模式是解释EBVaGC转移下降的机制之一，FTO的其他潜在下游靶基因有待进一步验证。总的来说，FTO-FOS-IGF2BP1/2通路为GC患者提供了一种有前途的治疗策略，我们将在未来重点探索（图8H）。 这项工作中基本机制的工作模型。 参考资料： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ctm2.1505 注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。 热门·直播/活动 🕓 北京｜12月19日-20日 ▶第四届单细胞测序技术应用研讨会暨单细胞&空间组学研讨会（日程稍后公布） 点击对应文字 查看详情