MDM抗癌药物的研究

MDM抗癌药物的研究12目录content癌症及抑癌基因P53的简介1MDM2和MDMX的作用机理2Page274450MDM2和MDMX的药物研究3最新研究和展望41531

癌症及抑癌基因P53的简介癌症

胃癌细胞…乳腺癌组织癌细胞的特征生长信号不敏感〔InsensitivitytoAntigrowthSignals〕自给自足生长信号〔Self-SufficiencyinGrowthSignals)抵抗细胞死亡(ResistingCellDeath)持续的血管生成(SustainedAngiogenesis)无限复制(LimitlessReplicativePotential)组织浸润和转移(TissueInvasionandMetastasis)逃防止疫系统(AvoidingImmuneDestruction)促进肿瘤的炎症〔TumorPromotionInflammation〕细胞能量异常〔DeregulatingCellularEnergetics〕基因组不稳定、易突变〔GenomeInstabilityandMutation〕抑癌基因 早在1969年，哈里斯将癌细胞与同种正常成纤维细胞融合，所获杂种细胞的后代只要保存某些正常亲本染色体时就可表现为正常表型，但是随着染色体的丧失又可重新出现恶变细胞。目前了解最多和最重要的两种抑癌基因是p53基因和Rb基因。癌基因抑癌基因1979年首次发现有报道，对691个癌症晚期的病人进行测试，273〔39.5%〕个病人p53基因发生突变范围广：迄今发现在50%以上的肿瘤中存在p53基因异常，包括点突变、等位基因缺失、重排、插入、基因融合等，以及80%以上肿瘤存在p53信号通路失调。概率高：种类多：国际癌症注册协会(InternationalAssociationofCancerRegistries)统计说明，截止2002年，研究人员已经在18585种体细胞和225种细胞系中发现大约1700种p53基因突变体，其中第5～8外显子点突变最常见。p53基因突变p53基因(20kb)：是位于17号染色体短臂上的一个单拷贝基因，包含11个外显子和10个内含子，编码一个含有393个氨基酸的蛋白质，分子量为53kD。

P53蛋白是一种转录因子，野生型P53蛋白能实现细胞周期调控、DNA修复、血管形成抑制、肿瘤转移抑制、细胞凋亡等生物学过程。P53DBD晶体结构红色-C端

蓝色-N端细胞内P53的表达与维持正常情况下，细胞内P53蛋白含量很低，与MDM2形成负调控循环MDM2抑制p300介导的p53乙酰化，介导p53去乙酰化作用，与p53特异的泛素酶共同作用，促进p53蛋白降解P53蛋白活性受乙酰化、磷酸化调节，封闭p53赖氨酸泛素结合位点抑制其降解，增强p53稳定性

P53信号通路的上游激活信号包括DNA损伤、供氧缺乏、致癌基因的激活等等DNA损伤辐射、有机试剂、代谢副产物…针对电离辐射，ATM激酶和它下游的Chk2激酶会对p53的Ser15、Thr18、Ser20磷酸化，电离辐射还会激活DNA-PK，一种依赖于脱氧核糖核酸的激酶，与DNA损伤部位结合，使Ser15和Ser37磷酸化针对紫外伤害，ATR激酶对Ser15、Ser37磷酸化，其下游的Chk1激酶对Ser6、Ser9和Ser20磷酸化基因毒应激〔genotoxicstresses)会激活P38激酶，也能通过磷酸化激活P53致癌基因p14ARFRas、Myc…MDM2Up53p53P53降解p14ARF2024/5/2714P53蛋白下游功能包括细胞周期阻滞、细胞凋亡、DNA修复等癌症治疗一、p53基因疗法

最直接的方法就是将p53基因导入癌症患者体内。即将一种缺失了E1B蛋白(E1B蛋白能够与P53蛋白结合并使其失活，同时自身得以复制)的重组病毒注入患者体内，能够在缺乏正常P53蛋白的肿瘤细胞内复制，杀灭肿瘤细胞。二、重建P53蛋白的活性

开发出一种能够在肿瘤细胞内重建P53蛋白功能的小分子量复合物类药物。通过它与肿瘤细胞内突变的P53蛋白发生相互作用，促使该突变蛋白改变构象，恢复其正常功能。如：破坏MDM-P53的复合物结构。2

MDM2和MDMX的作用机理MDM2MDM2〔鼠双微体2〕基因全长2372kb，位于12q13-l4染色体区域，为一种进化保守基因具有转录因子功能，转录产物mRNA广泛表达于正常人体的多个器官，编码的p90蛋白是一种鼠双微体2蛋白，定位于细胞核，是调节p53通路的重要因子。NLS:核定位序列NES:核输出序列NoLS：核定位信号区域MDM2对P53的作用机理1、MDM2与P53具有反式激活活性的N端结合，抑制P53介导的转录激活功能。2、作为泛素化E3连接酶，通过泛素-蛋白酶体途径使P53泛素化和蛋白酶的水解。P53MDM2P53MDM219

泛素—蛋白酶体途径〔UPP〕

E1泛素激活酶E2泛素结合酶E3泛素连接酶

MDM2/MDMX的调节转录水平翻译后水平MDM2转录水平调节NF-κB：核因子ΚbIRF8：干扰素调节因子8

MDM2的翻译后调节DNA-PK：DNA依赖性蛋白激酶CDK：周期蛋白依赖性激酶

CK：酪蛋白激酶GSK3：糖原合酶激酶MDMXMDMX

(鼠双微体X，亦称MDM4)是1996年发现的一个新的p53结合蛋白,它与另一个p53结合蛋白MDM2在结构上高度相似,因而被命名为MDMX。MDMX的作用机理1、MDMX主要通过与p53的转录活性区结合，抑制p53对其下游基因的转录活性，但并不介导p53的降解。2、没有泛素化连接酶作用，但是它的RING结构与MDM2相似度高，能和MDM2形成异二聚体结构，增强MDM2的泛素化连接酶作用。NH2--COOHN端P53结合区,介导对P53的转录调控AD：酸性结构域中央区锌指结构C端RING结构区2024/5/27byMDM2对p53的降解作用

MDM2MDMXMDM2MDM2MDM2稳定性〔自身泛素化降解〕异源二聚体

同源二聚体RING2024/5/27MDMX转录水平的调节NK-κB：核因子ΚbIRF8：干扰素调节因子8

2024/5/27MDMX翻译后调节3

MDM2和MDMX的药物研究1、MDM2的药物研究2、MDMX的药物研究MDM2的药物研究目前针对MDM2-P53之间相互作用而设计得到的化合物大致可分为2类：多肽抑制剂非肽类小分子抑制剂2024/5/273014多肽抑制剂目前针对P53-MDM2的多肽抑制剂研究仅停留在分子水平主要原因在于：①生理环境下多肽稳定性差，易被酶降解而丧失活性。②靶点位于细胞内，一般多肽不具备入胞能力，无法实现其药效。策略：采用蛋白质“嫁接”策略设计L型多肽→根据镜像噬菌体展示技术筛选结果制备D型多肽→主动靶向递送

2024/5/273114蛋白“嫁接”策略李翀;抑制p53与MDM2结合的抗肿瘤多肽设计与靶向递送[D];复旦大学;2010年2024/5/273214蛋白“嫁接”策略模拟对象-PMI设计模板-蜂毒明肽李翀;抑制p53与MDM2结合的抗肿瘤多肽设计与靶向递送[D];复旦大学;2010年2024/5/273314镜像噬菌体展示技术李翀;抑制p53与MDM2结合的抗肿瘤多肽设计与靶向递送[D];复旦大学;2010年2024/5/273414D型多肽李翀;抑制p53与MDM2结合的抗肿瘤多肽设计与靶向递送[D];复旦大学;2010年2024/5/273514主动靶向递送李翀;抑制p53与MDM2结合的抗肿瘤多肽设计与靶向递送[D];复旦大学;2010年对于靶点位于细胞内的功能分子来说，只有入胞后才能发挥其潜在活性。此类分子的递送方式主要分为两大类：一类是对功能分子本身进行化学修饰，如修饰穿膜序列多肽、连接脂肪酸和脂质分子等，可实现一定程度的胞内递送，但要实现体内靶向递送那么存在很大的局限性；另一类为载体递送，通过构建主动靶向的载体，可同时实现功能分子的胞内递送和体内靶向递送。2024/5/273614RGD介导靶向肿瘤细胞的脂质体递药系统构建李翀;抑制p53与MDM2结合的抗肿瘤多肽设计与靶向递送[D];复旦大学;2010年选择RGD环肽(序列为c(RGDDYK))为寻靶分子，并合成了功能性脂质膜材料c(RGDDYK)-PEG3400-DSPE逆向蒸发法制备了包载多肽的c(RGDDYK)-PEG-脂质体并进行了表征结果显示，纳米尺度的c(RGDDYK)-PEG-脂质体能有效包载可抑制p53与MDM2结合的D-PMIα。MDM2和MDMX通过其外表的Phe19,Trp23与Leu26口袋与p53结合，使p53活性受到抑制。ZhaoY,BernardD,WangS.SmallmoleculeinhibitorsofMDM2-p53andMDMX-p53interactionsasnewcancertherapeutics[J].BioDiscovery,2013,8.MDM2的药物研究-非肽类小分子LyubomirT.等发现顺式咪唑可高效抑制MDM2与p53结合，Nutlin-1、Nutlin-2与Nutlin-3a对MDM2与p53结合活性的半数抑制浓度分别为260nM、140nM与90nM，且癌症动物实验证实nutlin-3a能够有效减小肿瘤体积。VassilevLT,VuBT,GravesB,etal.Invivoactivationofthep53pathwaybysmall-moleculeantagonistsofMDM2[J].Science,2004,303(5659):844-848.MDM2的药物研究-非肽类小分子Nutlin-2和MDM2的晶体结构。两个被溴取代的苯环占据了Trp23和Leu26口袋，另一个带乙基的苯环占据了Phe19口袋。Trp23Leu26Phe19ZhaoY,BernardD,WangS.SmallmoleculeinhibitorsofMDM2-p53andMDMX-p53interactionsasnewcancertherapeutics[J].BioDiscovery,2013,8.MDM2的药物研究-非肽类小分子基于Nutlin-2与Nutlin-3a与结构最优化设计的分子RG7112已被应用于多种人类癌症的临床试验。其优点表达在一下几方面：1〕双乙基结构被引入咪唑环以防止其被氧化；2〕异丙醚被替换成了乙基醚，从而使其疏水相互作用不变的情况下减小了分子量；3〕甲苯基被替换成了叔丁基，从而降低了其代谢活性；4〕一个极性基团-甲基磺酰被引入到其尿素局部，提高了它与MDM2的结合能力及药代动力学参数〔Kd〕。TovarC,GravesB,PackmanK,etal.MDM2small-moleculeantagonistRG7112activatesp53signalingandregresseshumantumorsinpreclinicalcancermodels[J].Cancerresearch,2013,73(8):2587-2597.MDM2的药物研究-非肽类小分子其他机构也开发出不同结构框架的Mdm2抑制剂，如Michigan大学的MI-219和MI-888小分子，J&J公司的TPD222669小分子，Pittsburgh大学和MaxBlanck生化研究所共同研发的PXN727，Amgen公司的AM8553分子，令人遗憾的是，这些抑制剂仅对Mdm2具有较高亲和力，与MdmX的结合作用非常微弱。ZhaoY,BernardD,WangS.SmallmoleculeinhibitorsofMDM2-p53andMDMX-p53interactionsasnewcancertherapeutics[J].BioDiscovery,2013,8.MDM2的药物研究-非肽类小分子MDMX的药物研究PopowiczGM,CzarnaA,WolfS,etal.StructuresoflowmolecularweightinhibitorsboundtoMDMXandMDM2revealnewapproachesforp53-MDMX/MDM2antagonistdrugdiscovery[J].CellCycle,2010,9(6):1104-1111.这使得从原子级别研究小分子与MDMX的相互作用成为了可能,并且能帮助我们更好地分析MDM2-p53与MDMX-p53的差异。A）WK298-MDMX的晶体结构（1.5Å）B）WK23-MDM2的晶体（2.3Å)结构WK298与WK23具有近似一致的空间形状,但是在MDM2与MDMX的Leu26结合位点周围却出现了显著差异,这是由于MDM2的His96-Tyr100区域和MDMX的Pro95-Tyr99区域造成的。这也解释了WK23与WK298为什么与MDM2结合的更为紧密。A）WK298-MDMX的晶体结构（1.5Å）B）WK23-MDM2的晶体（2.3Å)结构MDMX的药物研究目前，很多研究组织都在积极寻找更为强力的MDMX小分子抑制剂。例如Reed等应用高通量筛选技术对一个由295848种化合物组成的库进行了评估，结果显示其中最好的化合物SJ-172550与MDMX的IC50为840nM，而试验中Nutlin-3a与MDMX的IC50为20100nM；Vassilev等报道了一种小分子RO-2443其与MDMX的IC50为41nM，与MDM2的IC50为33nM。MDMX的药物研究4

最新研究和展望关于MDMXMDM2的研究热度Datefromscholar.google2015.10.21.23:00最新研究IF2014=10.452最新研究IF2014=5.014最新研究EffectofRG7388onp53wild-typeandp53silenced/nullneuroblastomacellsinvitro.(a)RG7388markedlydecreasescellproliferationbyMTSassayinNGP,SH-SY5Y,andLAN-5cells(p53wild-type)butnotinp53silenced/nullcelllines(LAN-5si-p53andSK-N-AS).(b)RG7388leadstoasignificantdose-dependentincreaseinapoptosisbyAnnexinapoptosisassayinNGP,SH-SY5Y,andLAN-5cellsbutnotinLAN-5si-p53orSK-N-AScells(*P<0.05).最新研究IF2014=5.014RG7388inhibitstumorgrowthinestablishedp53wild-typeneuroblastomaxenografts.(a)Re