限制微RNA转录因子活性的小分子筛选方法.

1、(The Scripps Research Institute)和布法罗大学 (The University at Buffalo )的研究人员合作， 研究发现小分子可以抑制微小核糖核酸(微RNA )转录因子的活性(Small Molecules BlockActivity of MicroRNA Tran scription Factors),这项研究结果对于药物发现意义重大，因为阻碍或限制微RNA就意味着使癌细胞中的致死基因保持沉默而不会兴风作浪。要在成千上万的 分子中找到可以限制微RNA活性的小分子可以说如同大海捞针，技术分析小分子(形状)和折叠RNA序列(黑色线条)之间的相互作用(见下

2、图中的上方图示)，来识别可以限制与癌症 相关的微RNA-96(如左下角图示)活性的苯并咪唑(如右下角图示)之类的药剂。NEEDLE IN A HAYSTACKTech niquean alyzes in teract ions (top) betwee n small molecules (shapes) and folded RNAseque nces (black lin es) to ide ntify age nts such as a ben zimidazole (bottomright) thatblocks can cer-associated miRNA-96 (bottom

3、 left).研究人员开发了一种可以确定具有限制微小核糖核酸( miRNAs )功能的小分子的计算 方法，该方法对于癌症和其他疾病的目标细胞而言是非常重要的。研究结果于2014年2月9日在天然化学生物学(Nature Chemical Biology)杂志网站发表Sai Pradeep Velagapudi,Steven M Gallo， Matthew D Disney. Sequence-baseddesign of bioactive small molecules that target precursor microRNAs. Nature Chemical Biology; Pub

4、lished online 09 February 2014; DOI:10.1038/nchembio.1452。这类可以限制微 RNA 活性的药剂之一，具有一种选择性的抗 癌活性，表明基于此方法筛选的药物可能比传统癌症化疗药物的副作用更少。miRNAs是三维折叠的蛋白质未编码的RNA类小分子，而且可调节基因转录。在各种疾病如癌症中则出现过表达，在免疫反应中起到调节关键步骤的作用。诺贝尔奖得主、分子生物学家和生物化学家、美国麻省理工学院的菲利普A夏普(Phillip A. Sharp )教授对此研究成果评议认为，除了抗生素将细菌核糖体中的RNA作为目标之外，几乎没有开发出具有调节RNA功能作

5、用的小分子,特别是在此之前miRNAs还没有可行的药物靶点。但是，这种新技术的能力就是来确定可以限制miRNA活性，“提供一组新药物”的小分子，来弥补以往之空缺。美国佛罗里达斯克里普斯研究所的马修D 迪斯尼(Matthew D. Disney)和开发这种新方法的同事们，用其已经确定了20多种可以与 miRNAs相应位点相互作用的小分子。其最佳的候选药物就是一种苯并咪唑(benzimidazole)化合物，会使 miRNA-96的功能失去活力，而miRNA-96就是一种与癌症有关的miRNA。其活性类似于以前开发的miRNA-96-inhibitingantagomirs,这些物质都是一些通过特

6、殊序列结合的，可以限制miRNA活性的寡核苷酸类物质(oligo-nucleotides )。但antagomirs不容易进入细胞，在体内迅速降解，而小分子如苯并咪唑 类(benzimidazoles)类物质可以透过细胞，且往往持续时间更长。miRNA antagomir是经过特殊化学修饰的 miRNA拮抗剂，通过与体内的成熟 miRNA强竞争性结合，阻止miRNA与 其靶基因mRNA的互补配对，抑制miRNA发挥作用。与普通抑制剂相比，miRNA antagomir 在动物体内外具有更高的稳定性和抑制效果，且能克服体内细胞膜、组织等障碍富集于靶细胞。antagomir在细胞实验中不需要转染试

7、剂，从而避免了转染试剂包装过程的复杂步骤及 其对实验的影响。在动物实验中可用全身或局部注射、吸入、喂药等方法进行给药，作用效果持续时间可长达数周。与antagomirs不同，苯并咪唑与 miRNA-96前体中的折叠结构基元结合 ，并不是与其本身 的序列结合。小分子限制或阻碍 miRNA-96的正常功能，即在癌细胞内抑制诱导凋FOXO1 蛋白，该蛋白可能是一种细胞增殖的负性调节因子，同时亦是一种细胞凋亡促进因子，苯并咪唑是通过细胞凋亡而引起肿瘤细胞死亡。但是它并不会对没有FOXO1蛋白的细胞产生影响,这意味着类似苯并咪唑的药物可能药物副作用最小。为了找到抗miRNA的小分子,迪士尼及其合作者采用一个名为Inforna的计算技术从序列来预测miRNA的二级结构，然后使用一个小分子/RNA相互作用数据库，识别可透过细胞 的化合物，这种方法虽然有确定小分子药物的能力，但是迪斯尼认为从 miRNA序列来开发药物尚有“许多疑虑有待破解。”美国北卡罗莱纳大学(University of North Carolina )的 RNA折叠生物