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細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶12抑制劑研究進(jìn)展

2022-04-15 03:03劉蕭悅余子恒王信人唐偉方陸濤
藥學(xué)進(jìn)展 2022年3期
關(guān)鍵詞:激酶細(xì)胞周期磷酸化

劉蕭悅,余子恒,王信人,唐偉方,陸濤

(中國藥科大學(xué)理學(xué)院,江蘇 南京 211198)

細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶(cyclin-dependent kinase,CDK)屬于絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶,可通過磷酸化作用調(diào)節(jié)細(xì)胞周期進(jìn)程以及基因轉(zhuǎn)錄。CDK在與調(diào)節(jié)亞基即周期蛋白(cyclin)結(jié)合形成異二聚體后才具有催化活性。目前,細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶主要分為兩類:一類是細(xì)胞周期相關(guān)激酶,主要調(diào)控細(xì)胞周期的各個階段,包括CDK1、CDK2、CDK3、CDK4和CDK6;另一類是轉(zhuǎn) 錄相關(guān)激酶,主要調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄進(jìn)程,包括CDK7、CDK8、CDK9、CDK11、CDK12和CDK13[1]。

CDK12屬于轉(zhuǎn)錄相關(guān)激酶,通過磷酸化RNA聚合酶Ⅱ(RNA polymerase Ⅱ,RNAP Ⅱ)的C端結(jié)構(gòu)域(C-terminal domain,CTD)來調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄[2]。CDK12在DNA損傷修復(fù)(DNA damage repair,DDR)、細(xì)胞生長和分化、前體mRNA剪接、內(nèi)含子聚腺苷酸化、維持基因組穩(wěn)定等多種細(xì)胞生命活動中發(fā)揮重要作用[2-3]。在多種腫瘤細(xì)胞中均存在CDK12基因的突變、擴(kuò)增、缺失以及融合,其中基因擴(kuò)增是最為常見的[4]。因此,作為治療腫瘤的新興靶點(diǎn),CDK12已引起廣大研究者的興趣。本文對CDK12的結(jié)構(gòu)功能和CDK12抑制劑的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述,以期為CDK12抑制劑的開發(fā)和應(yīng)用提供思路。

1 細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶12的結(jié)構(gòu)

CDK12是從HeLa細(xì)胞的cDNA中發(fā)現(xiàn)的,最初被命名為Cdc2-related kinase(CrkRS)。編碼CDK12的基因位于人17號常染色體長臂1區(qū)2帶。CDK12由1 490個氨基酸組成,相對分子質(zhì)量為164 000[5]。CDK12包含2個富含脯氨酸的基序(proline-rich motif,PRM),1個C端激酶結(jié)構(gòu)域(carboxy-terminal kinase domain,KD)和1個精氨酸/絲氨酸結(jié)構(gòu)域(arginine/serine domain,RS)(見圖1)。PRM基序?qū)Φ鞍踪|(zhì)間的相互作用至關(guān)重要,RS結(jié)構(gòu)域在前體 mRNA 的剪接中發(fā)揮重要作用。KD 結(jié)構(gòu)域含有雙葉折疊,包括一個高度疏水的N端葉(β1-β5)和包含α螺旋束的C端葉[6](見圖2)。CDK12主要與cyclin K結(jié)合形成二聚體發(fā)揮激酶活性。

CDK中,CDK13與CDK12高度同源,二者KD結(jié)構(gòu)域相似程度達(dá)92%,但它們的C端和N端存在差異。CDK13的C端還包含1個富絲氨酸結(jié)構(gòu)域(Ser-rich domain,SR);N端包含2個富丙氨酸結(jié)構(gòu)域(Ala-rich domains,AR)[2](見圖1)。CDK13基因可編碼1 512個氨基酸。Cyclin K也是CDK13主要結(jié)合的細(xì)胞周期蛋白,CDK12與CDK13協(xié)同調(diào)控RNAP Ⅱ CTD磷酸化。目前,對CDK13的研究尚淺,其參與磷酸化RNAP Ⅱ的機(jī)制尚未明確,具體的生物學(xué)功能還有待進(jìn)一步研究。

圖 1 CDK12和CDK13的結(jié)構(gòu)Figure 1 Structure of CDK12 and CDK13

圖 2 CDK12-cyclin K-ADP共晶結(jié)構(gòu)(PDB ID:4NST)Figure 2 X-ray co-crystal structure of CDK12-cyclin K-ADP (PDB ID: 4NST)

2 細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶12的生物學(xué)功能

2.1 對基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控

RNAP Ⅱ是由RPB1、RPB4等12個亞基組成的蛋白質(zhì)復(fù)合物。CTD結(jié)構(gòu)位于RPB1羧基末端。在哺乳動物細(xì)胞中,CTD由7肽(Tyr1-Ser2-Pro3-Thr4-Ser5-Pro6-Ser7)重復(fù)序列組成[7]。CDK12通過磷酸化CTD的Ser2啟動基因轉(zhuǎn)錄延伸。CDK12缺失主要影響維持基因組穩(wěn)定性基因的表達(dá)。在果蠅細(xì)胞中,CDK12缺失影響氧化還原/抗氧化基因和控制代謝活性基因的表達(dá)[8]。在人體細(xì)胞中,CDK12缺失導(dǎo)致參與DDR過程的基因如BRCA、ATR、FANCI和FANCD2轉(zhuǎn)錄水平降低。此外,CDK12通過磷酸化RNAP Ⅱ CTD的Ser2招募裂解 刺 激 因 子77(cleavage stimulation factor 77,CsF77),使mRNA 3’末端多聚腺苷酸化,進(jìn)而終止轉(zhuǎn)錄進(jìn)程[5,9](見圖3)。

圖 3 CDK12對RNA轉(zhuǎn)錄延伸、剪接及轉(zhuǎn)錄終止的調(diào)控作用Figure 3 Regulation of CDK12 on RNA transcription extension, splicing and transcription termination

2.2 參與RNA剪接

CDK12通過調(diào)控內(nèi)含子的剪接,促進(jìn)前體mRNA轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒靘RNA(見圖2)。Rodrigues等[10]研究發(fā)現(xiàn),在果蠅細(xì)胞中CDK12可通過調(diào)節(jié)CTD磷酸化調(diào)控Neurexin IV基因的剪接。在HEK293T細(xì)胞和HeLa細(xì)胞中的免疫共沉淀分析結(jié)果顯示,CDK12可與部分剪接調(diào)控因子產(chǎn)生相互作用,如RNA結(jié)合基序蛋白(RNA-binding motif protein,RBM)和核內(nèi)不均一核糖核蛋白(heterogeneous nuclear ribonucleoprotein,hnRNP)[11]。據(jù) 報 道,CDK12的缺失會影響人類結(jié)直腸癌細(xì)胞中富含絲氨酸和精氨酸的剪接因子1(serine and arginine rich splicing factor 1,SRSF1)的功能。目前,CDK12在前體mRNA剪接過程中的具體作用以及調(diào)控機(jī)制并未明確,有待進(jìn)一步研究。

2.3 對細(xì)胞周期的調(diào)控

研究發(fā)現(xiàn),CDK2-cylin E1復(fù)合物參與維持G1后期視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤蛋白(retinoblastoma protein,pRb)磷酸化,保證細(xì)胞由G1期進(jìn)入S期。而CDK12-cyclin K復(fù)合物可誘導(dǎo)cyclin E1的Ser366磷酸化,阻止cyclin E1與CDK2形成復(fù)合物,進(jìn)而導(dǎo)致G1/S期阻滯[12]。Chirackal Manavalan等[9]研究發(fā)現(xiàn),抑制CDK12的表達(dá)將導(dǎo)致拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅱβ結(jié) 合蛋白1(topoisomeraseⅡβ binding protein 1,TOPBP1)和細(xì)胞分裂周期蛋白6(cell division cycle protein 6,CDC6)的表達(dá)水平降低,引起細(xì)胞周期阻滯。Chen等[13]發(fā)現(xiàn)CDK12的缺失導(dǎo)致小鼠神經(jīng)祖細(xì)胞在G2期和M期積累且有絲分裂細(xì)胞較正常細(xì)胞增加了1.3 ~ 4.6倍。近期一項(xiàng)研究表明,CDK12的缺失,可抑制有絲分裂調(diào)控激酶Aurora B的表達(dá)[14]。這些研究均表明CDK12在細(xì)胞周期進(jìn)程中具有重要作用,但其具體調(diào)控機(jī)制還未明確。

2.4 對細(xì)胞生長分化的調(diào)控

在小鼠神經(jīng)祖細(xì)胞中,CDK12的缺失導(dǎo)致幼鼠發(fā)育畸形并死亡[15]。CDK12和cyclin K對于胚胎干細(xì)胞的更新具有重要作用,它們的敲除將導(dǎo)致胚胎干細(xì)胞分化。研究發(fā)現(xiàn),分化程度較低的細(xì)胞如小鼠胚胎干細(xì)胞,CDK12表達(dá)水平較高;而在分化程度較高的細(xì)胞中,CDK12表達(dá)水平明顯下降,表明CDK12對細(xì)胞的分化具有重要作用。

2.5 對DNA損傷修復(fù)的調(diào)控

CDK12/cyclin K復(fù)合物通過調(diào)控RNAP ⅡCTD磷酸化來調(diào)節(jié)相關(guān)DDR基因的表達(dá)。CDK12/cyclin K的缺失主要抑制BRCA、ATR、FANCI和FANCD2等具有大量外顯子的長基因的轉(zhuǎn)錄[5]。同時,抑制BRCA1基因表達(dá)將提高細(xì)胞對DNA損傷劑的敏感性。CDK12激酶結(jié)構(gòu)域突變將導(dǎo)致同源重組(homologous recombination,HR)障礙,引起DNA雙鏈斷裂損傷,抑制DNA損傷修復(fù)[16]。

3 CDK12與腫瘤發(fā)生發(fā)展的關(guān)系

3.1 乳腺癌

人類表皮生長因子受體2(human epidermal growth factor receptor 2,HER2)陽性乳腺癌患者在乳腺癌患者中約占20%。在HER2基因擴(kuò)增型乳腺癌患者中,常存在CDK12與HER2基因共擴(kuò)增現(xiàn)象[17]。毛細(xì)血管擴(kuò)張性共濟(jì)失調(diào)蛋白(ataxiatelangiectasia mutated proteins,ATM)參 與 調(diào) 控DNA損傷修復(fù)和mRNA剪接過程。CDK12可調(diào)節(jié)ATM以及DNAJB6-L的最后外顯子(alternative last exon,ALE)的剪接,促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的遷移和侵襲[18]。Choi等[19]指出,CDK12通過磷酸化RNAP Ⅱ激活WNT和IRS1-ErbB-PI3K等致癌通路,維持乳腺癌腫瘤干細(xì)胞的自我更新,驅(qū)動乳腺癌的發(fā)生發(fā)展。研究發(fā)現(xiàn),抑制CDK12有助于提高曲妥珠單抗對HER2陽性腫瘤的抗癌效果。三陰性乳腺癌(triple negative brest cancer,TNBC)中存在DNA損傷修復(fù)相關(guān)基因的突變,包括p53、BRCA1、BRCA2基因等,使用CDK12抑制劑可以抑制TNBC細(xì)胞增殖以及增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞對聚腺苷二磷酸核糖聚合酶(poly ADP-ribose polymerase,PARP)抑制劑的敏感性[20]。

3.2 前列腺癌

對原發(fā)性前列腺癌(PCa)和轉(zhuǎn)移性去勢抵抗性前列腺癌(mCRPC)的基因組分析發(fā)現(xiàn),CDK12突變在PCa中約占2% ~ 4%,在mCRPC中約占4% ~ 11%[21]。與其他腫瘤細(xì)胞中CDK12突變表現(xiàn)出的同源重組修復(fù)缺陷不同,mCRPC患者中CDK12突變表現(xiàn)為串聯(lián)重復(fù)表型,其特點(diǎn)為基因融合增加、新抗原開放閱讀框和高免疫浸潤等[22-23]。Wu等[24]鑒定出了一種以CDK12雙等位基因失活突變?yōu)樘卣鞯男滦颓傲邢侔﹣喰?,臨床表現(xiàn)出高侵襲性特征,具有較高的高格里森評分。研究表明,CDK12的突變與前列腺癌的惡性程度相關(guān),對CDK12的深入研究有望為前列腺癌的治療提供新的方向。

3.3 胃癌

MAPK信號通路是癌變過程中典型的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。CDK12通過磷酸化P21蛋白激活激酶2(p21 protein activated kinase 2,PAK2)中 的Thr134和Thr169,激活MAPK信號通路,促進(jìn)胃癌的發(fā)生發(fā)展[25]。研究發(fā)現(xiàn),在HER2陽性胃癌中存在CDK12擴(kuò)增現(xiàn)象[26-27]。Ji等[28]在胃腫瘤細(xì)胞中檢測到CDK12 表達(dá)水平較高,此外CDK12高表達(dá)患者的總生存率低于CDK12低表達(dá)患者。這些研究表明CDK12在胃癌的發(fā)生發(fā)展中具有重要作用。

3.4 尤文肉瘤

EWS/FL1是尤文肉瘤(Ewing’s sarcoma,ES)中最常見的染色體重排基因,EWS/FLI 融合蛋白可調(diào)控致癌基因的表達(dá),已成為尤文肉瘤的分子診斷標(biāo)志物。CDK12在尤文肉瘤中通常不發(fā)生突變,但抑制CDK12的表達(dá)在EWS/FLI陽性的尤文肉瘤中具有合成致死性。用THZ531處理ES細(xì)胞會抑制DDR基因的表達(dá),提升細(xì)胞對 PARP 抑制劑的敏感性[29]。CDK12和PARP抑制劑的聯(lián)合使用在 ES 細(xì)胞的異種移植小鼠模型中表現(xiàn)出強(qiáng)烈的協(xié)同作用[29]。CDK12抑制劑為尤文肉瘤的治療提供了一種新的策略。

4 細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶12抑制劑研究現(xiàn)狀

由于CDK12在腫瘤發(fā)生發(fā)展中具有重要作用,抑制CDK12的表達(dá)將為多種腫瘤的治療提供新的方法。盡管CDK12的作用機(jī)制未完全明確,但由于其在腫瘤治療中具有極大潛力,CDK12抑制劑的開發(fā)已成為當(dāng)下研究的熱點(diǎn),目前文獻(xiàn)已報道了多種CDK12抑制劑,以下綜述了目前具有代表性的CDK12抑制劑的研究進(jìn)展。

4.1 THZ531

2014年,Kwiatkowski等[30]從激酶抑制劑庫中篩選出CDK7抑制劑THZ1(1)。THZ1中的丙烯酰胺親電彈頭可與CDK7的C端延伸中的Cys312形成不可逆共價鍵。Zhang等[31]根據(jù)CDK12-cyclin K的共晶結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn),CDK12的Cys1039和CDK7的Cys312具有相似的空間位置。Zhang等用苯基(1-哌啶基)甲酮取代THZ1中的N-苯基苯甲酰胺,得到了化合物THZ531(2)。共晶結(jié)構(gòu)表明,THZ531中2-氨基嘧啶可與CDK12激酶鉸鏈區(qū)的Met816形成2個氫鍵[31](見圖4)。THZ531幾乎消除了對CDK7的激酶抑制活性,IC50值是8.5 μmol · L-1,而對CDK12與CDK13的選擇性大大提高,IC50值分別為0.158和0.069 μmol · L-1。在尤文肉瘤細(xì)胞中,THZ531抑制DNA修復(fù)相關(guān)基因的表達(dá),并增強(qiáng)細(xì)胞對奧拉帕尼的敏感性。最新研究表明,THZ531作為ABC蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)體的底物介導(dǎo)細(xì)胞耐藥性的產(chǎn)生,還需進(jìn)一步探索適合臨床應(yīng)用的小分子抑制劑。

圖 4 THZ531與CDK12的對接圖 (PDB ID:5ACB)Figure 4 Molecular docking model of THZ531 with CDK12 (PDB ID: 5ACB)

4.2 SR-4835

基于THZ531較好的激酶選擇抑制活性,Quereda等[32]從THZ531類似物激酶抑制劑庫中篩選得到了化合物SR-4835(3)。SR-4835和CDK12的共晶結(jié)構(gòu)表明,SR-4835通過C6-N7、嘌呤環(huán)N7和苯并咪唑環(huán)與CDK12激酶結(jié)構(gòu)域的Tyr815、Met816和Asp819形成氫鍵[32](見圖5)。該化合物對CDK12與CDK13具有高選擇性,對CDK12的IC50值為99 nmol · L-1,Kd值為98 nmol · L-1。SR-4835對TNBC細(xì)胞具有較強(qiáng)的抑制作用,EC50值為20 ~ 40 nmol · L-1[32]。在患者來源的TNBC異種移植小鼠中進(jìn)行的研究發(fā)現(xiàn),SR-4835可顯著抑制腫瘤生長,聯(lián)合PARP抑制劑治療可使腫瘤快速消退。單獨(dú)使用SR-4835未引起小鼠體質(zhì)量下降,對小鼠無明顯毒性。SR-4835作為一個具有良好活性的抑制劑,有望成為治療TNBC的候選藥物。

圖 5 SR-4835與CDK12的對接圖(PDB ID:6B3E)Figure 5 Molecular docking model of SR-4835 with CDK12 (PDB ID: 6B3E)

4.3 MFH290

2004年,Misra等[33]報 道 了CDK2抑 制劑SNS032(4),研究發(fā)現(xiàn)SNS032的哌啶環(huán)可與CDK12的Cys1039共價結(jié)合。Liu等[34]結(jié)合THZ531的結(jié)構(gòu)特征,對SNS032進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造,得到了帶有丙烯酰胺基團(tuán)的化合物5,其對CDK7的抑制作用降低(IC50= 0.457 μmol · L-1),進(jìn)一步引入3-氨基哌啶結(jié)構(gòu)得到化合物MFH290(6)。MFH290可與CDK12的Cys1039進(jìn)行共價結(jié)合[34](見圖6)。MFH290對CDK12具有較高的選擇性(IC50= 0.025 μmol · L-1)。MFH290在小鼠體內(nèi)藥代動力學(xué)測定結(jié)果顯示,靜脈注射給藥時其半衰期較短,清除率較高(T1/2= 0.17 h,CL = 102.03 mL·min-1· kg-1),還需要進(jìn)一步結(jié)構(gòu)優(yōu)化以提高體內(nèi)代謝穩(wěn)定性。

圖 6 MFH290與CDK12的對接圖(PDB ID:5ACB)Figure 6 Molecular docking model of MFH290 with CDK12 (PDB ID: 5ACB)

4.4 BSJ-4-116

Jiang等[35]以THZ531中的結(jié)構(gòu)片段作為優(yōu)勢配體,選擇cereblon(CRBN)作為E3泛素連接酶,設(shè)計合成了一系列降解分子,其中BSJ-4-23(7)對CDK12具有顯著降解作用。研究發(fā)現(xiàn),BSJ-4-23可與CRBN/CDK12形成穩(wěn)定的三元復(fù)合物,而無法與CDK13形成穩(wěn)定的復(fù)合物,從而實(shí)現(xiàn)了對CDK12的選擇性。(R)-3-氨基哌啶是誘導(dǎo)CDK12發(fā)生降解的特殊位置,進(jìn)一步優(yōu)化得到降解劑BSJ-4-116(8)。共晶結(jié)構(gòu)表明,BSJ-4-116中氨基嘧啶部分可與CDK12激酶鉸鏈區(qū)的Met816形成2個氫鍵[35](見圖7),其對CDK12的抑制活性有所提高(IC50為6 nmol · L-1)。在Jurkat細(xì)胞中,BSJ-4-116可誘導(dǎo)CDK12降解,CDK13水平未有明顯變化。此外,BSJ-4-116可克服CDK12的C1039F突變產(chǎn)生的獲得性耐藥性。BSJ-4-116作為第一個選擇性CDK12降解劑,為CDK12作用機(jī)制的研究以及后續(xù)抑制劑的開發(fā)提供了方向,但是長期暴露于該藥可導(dǎo)致CDK12突變產(chǎn)生獲得性降解抗性。因此,CDK12降解劑的開發(fā)有待進(jìn)一步的研究。

圖 7 BSJ-4-116與CDK12的對接圖(PDB ID:5ACB)Figure 7 Molecular docking model of BSJ-4-116 with CDK12 (PDB ID: 5ACB)

4.5 Dinaciclib

Dinaciclib(MK-7965,SCH727965,9)是由德國默克(Merck)公司研發(fā)的多靶點(diǎn)的CDK1/2/5/9抑制劑。Paruch等[36]以吡唑并嘧啶為結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),對化合物10進(jìn)行優(yōu)化得到了化合物11,該化合物對CDK2具有較好的抑制活性。對吡唑并嘧啶環(huán)進(jìn)行一系列結(jié)構(gòu)改造最終得到化合物dinaciclib,該化合物可與CDK12的Met816形成關(guān)鍵性氫鍵[37](見圖8)。Dinaciclib對CDK1、CDK2、CDK5和CDK9的IC50分別為3、1、1和4 nmol · L-1[38]。Dinaciclib聯(lián)合帕比司他用藥可誘導(dǎo)MLL-AF9腫瘤細(xì)胞凋亡,使小鼠中位生存期從33 d增加到52 d。研究發(fā)現(xiàn),dinaciclib對CDK12也具有一定抑制活性,IC50為50 nmol · L-1。在BRCA突變且對PARP抑制劑耐藥的TNBC患者中,dinaciclib可抑制腫瘤DNA修復(fù),同時增強(qiáng)腫瘤對PARP抑制劑的敏感性。盡管dinaciclib抑制活性較高,但缺乏CDK12選擇性,進(jìn)一步開發(fā)具有選擇性的CDK12抑制劑具有重要意義。

圖 8 Dinaciclib與CDK12的對接圖(PDB ID:4NST)Figure 8 Molecular docking model of dinaciclib with CDK12 (PDB ID: 4NST)

4.6 CDK12-IN-3

CDK12-IN-3(12)是由阿斯利康團(tuán)隊(duì)研發(fā)的一種選擇性的CDK12抑制劑。CDK12-IN-3是基于dinaciclib和SR-3029(13)的結(jié)構(gòu)設(shè)計的。Dinaciclib是一種高效非特異性的CDK1/2/5/9/12抑制劑。SR-3029在低ATP水平下對CDK12具有中度抑制活性,對CDK1/2/7/9的抑制活性較差[39]。研究發(fā)現(xiàn),SR-3029中嘌呤核心和二氟聯(lián)苯咪唑結(jié)構(gòu)對CDK12的選擇性具有重要作用;dinaciclib中(S)-3-(哌啶-2-烷基)取代鄰苯丙醇結(jié)構(gòu)是活性提升的關(guān)鍵?;诖耍⑺估祱F(tuán)隊(duì)采用優(yōu)勢片段相拼合的設(shè)計策略,首先設(shè)計得到化合物14,該化合物對CDK12具有較好的選擇性,但是其抑制活性大大降低。對嘌呤核心進(jìn)一步結(jié)構(gòu)優(yōu)化得到化合物15,該化合物對CDK12和CDK2同時具有較高的抑制活性。采用異丙基替代化合物15中嘌呤結(jié)構(gòu)N-9上的乙基,得到化合物CDK12-IN-3。共晶結(jié)構(gòu)顯示,該化合物可與CDK12中Tyr815、Met816和Asp819形成氫鍵[40](見圖9)。CDK12-IN-3在高ATP水平下對CDK12表現(xiàn)出了較高的選擇抑制活性,IC50值為491 nmol · L-1[40]。研究發(fā)現(xiàn),CDK12-IN-3可抑制RNAPⅡCTD的Ser2磷酸化,對卵巢癌OV90細(xì)胞株的生長有抑制作用。

圖 9 CDK12-IN-3與CDK12的對接圖(PDB ID:6B3E)Figure 9 Molecular docking model of CDK12-IN-3 with CDK12 (PDB ID: 6B3E)

4.7 E9

Nathanael等[41]以dinaciclib和THZ531為基礎(chǔ),設(shè)計得到了專利化合物16,相比于dinaciclib,該化合物對CDK9的選擇性有所提高,進(jìn)一步優(yōu)化得到專利化合物E9(17),其與THZ系列和dinaciclib相比,選擇性均有一定的提高。共晶結(jié)構(gòu)表明,E9中丙烯酰胺結(jié)構(gòu)可與CDK12的Cys1039共價結(jié)合[42](見圖10)。研究發(fā)現(xiàn),E9克服了THZ系列化合物作為ABC轉(zhuǎn)運(yùn)體底物易產(chǎn)生耐藥性的缺陷[42]。E9在低濃度范圍內(nèi)與生物素化的THZ1強(qiáng)烈競爭與CDK12的結(jié)合。在THZ1耐藥的人NB細(xì)胞(THZ1RNB)和肺癌模型中,E9表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗增殖活性,IC50為8 ~ 40 nmol · L-1。E9避免了ABC蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)體介導(dǎo)的藥物外排,有望成為靶向CDK12的候選藥物。

圖10 E9與CDK12的對接圖(PDB ID:6B3E)Figure 10 Molecular docking model of E9 with CDK12(PDB ID: 6B3E)

5 結(jié)語

CDK12調(diào)控轉(zhuǎn)錄延伸,參與DDR、DNA復(fù)制和RNA剪接等過程,在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中具有重要作用。目前CDK12抑制劑尚處于臨床前研究階段。由于CDK12和CDK13結(jié)構(gòu)高度相似,現(xiàn)有的CDK12抑制劑多為CDK12/13雙重抑制劑,缺乏CDK12特異性。隨著對CDK12和CDK13結(jié)構(gòu)的深入研究,計算機(jī)模擬等手段將會為CDK12抑制劑的篩選開發(fā)提供新的方向。部分CDK12抑制劑由于較差的藥代動力學(xué)性質(zhì)而限制了臨床應(yīng)用。因此,開發(fā)具有良好成藥性的選擇性CDK12抑制劑不僅有助于深入研究CDK12的生物調(diào)控機(jī)制,還可為腫瘤的治療提供新策略。

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