Nature:PI3Kα小分子激活剂,用于心脏保护和神经再生
时间:2023-05-29 13:39:54 热度:37.1℃ 作者:网络
PI3K家族由3类同工酶组成,其中IA型(class IA PI3K)被研究的最为广泛和深入,由PI3K p110催化亚基(PI3Kα、PI3Kβ和PI3Kδ)和PI3K p85调节亚基组成,具有脂类激酶活性和蛋白激酶活性。IA型PI3K及其效应物AKT和mTORC1在癌症和免疫系统中的过度激活,这推动了PI3K通路抑制剂的广泛开发。
此外,激活PI3K通路在组织保护和再生方面也可能具有治疗益处。在细胞和组织损伤模型中,PI3K抑制剂会抑制了生长因子和其他药物的保护作用,从而影响对缺血再灌注损伤(IRI)的保护(例如中风后的神经元、心肌梗死后的心肌细胞)、对电离辐射的保护、对组织和伤口修复以及对神经保护或再生。
近日,伦敦大学学院和阿斯利康公司的研究人员在 Nature 期刊发表了题为:A small-molecule PI3Kα activator for cardioprotection and neuroregeneration 的研究论文。
该研究揭示了一种PI3Kα的小分子激活剂——UCL-TRO-1938(简称为1938),可以刺激损伤后的神经再生,并保护心脏组织免受心脏病发作时的损伤。
靶向PI3K通路的抑制剂已被广泛应用于治疗PI3K过度激活的疾病,包括癌症和免疫失调。目前已有一些研究通过遗传策略和非遗传策略来激活PI3K通路,前者包括表达编码PI3Kα或AKT的基因,或敲除/敲低PTEN(一种下调PISK信号的脂质磷酸酶),后者包括p85结合磷酸肽、PTEN抑制剂等,但这些都具有较差的药物特性,且PI3K通路激活机制不明确,对靶蛋白的选择性较差。
因此,通过的直接的激酶激活剂来利用激酶信号的益处,仍然是药物开发中的一个未被充分探索的领域。
在这项最新研究中,来自伦敦大学学院(UCL)和阿斯利康公司的研究人员合作,从化合物库中帅选了数千种分子,以发现可以激活PI3K信号通路的分子。他们发现了一种名为UCL-TRO-1938(简称为1938)的小分子化合物,其可作为PI3Kα的小分子激活剂,并通过对心脏组织和神经细胞的实验评估了其生物学效应。
UCL-TRO-1938的结构
1938通过一种独特的机制,增强PI3Kα催化循环的多个步骤来变构激活PI3Kα,并引起PI3Kα结构的局部和全局构象变化,而且其对PI3Kα具有特异性作用。该研究还发现,在心脏病发作后的缺血再灌注前15分钟内使用1938治疗,可对小鼠模型提供实质性的心脏组织保护,局部给药后可增强神经损伤后的神经再生。而将1938加入到实验室培养的神经细胞中时,神经元的生长明显增强。
总的来说,该研究确定了一种直接特异性激活PI3Kα活性的小分子化合物,通过短期激活PI3Kα能够保护心脏组织、促进神经再生,证明了激活激酶的治疗潜力,而这是目前尚未拓展的药物开发新领域。
研究团队表示,激酶作为一种“分子机器”,是调控我们细胞活动的关键,也是各种药物的热门靶标,该研究的目标是找到这种“分子机器”的激活剂,从而使其更好的工作。该研究在动物模型中证实,可以使用小分子直接激活激酶PI3Kα,从而保护心脏免受损伤、刺激神经再生。
目前还没有获批的药物可实现神经再生,而神经可能因受伤或疾病而受损,因此存在巨大的未满足需求。这项研究结果表明,激活PI3K的药物有可能加速神经再生,更重要的是,其可以进行局部给药,从而避免导致其他化合物失败的脱靶问题。
论文链接:
https://www.nature.com/articles/s41586-023-05972-2