吲哚萜是一大類(lèi)具有吲哚和萜類(lèi)雜合結(jié)構(gòu)的天然產(chǎn)物。該類(lèi)化合物具有多樣的生物學(xué)功能，近年來(lái)其抗腫瘤活性引起較多關(guān)注。上海有機(jī)所生命過(guò)程小分子調(diào)控國(guó)重室李昂課題組前期系統(tǒng)發(fā)展了Prins環(huán)化策略，實(shí)現(xiàn)了indotertine A、hapalindole Q、sespenine、epoxyeujindole A、14-hydroxyaflavinine等多類(lèi)吲哚萜的化學(xué)合成。在此基礎(chǔ)上，該課題組與華東理工大學(xué)何薇薇課題組、海軍軍醫(yī)大學(xué)張衛(wèi)東課題組合作，運(yùn)用分子間共軛加成方法構(gòu)建了吲哚萜模擬物庫(kù)，并從中發(fā)現(xiàn)化合物JP18具有誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯的作用?(Chem. Asian J.?2016,11,2715)。最近，李昂課題組與何薇薇課題組、張衛(wèi)東課題組以及上海藥物所羅成課題組深入合作，發(fā)現(xiàn)JP18的鹵代類(lèi)似物 (+)-6-Br-JP18和 (+)-6-Cl-JP18具有更強(qiáng)的細(xì)胞周期阻滯活性，并確定了這兩個(gè)化合物都作用于β-微管蛋白 (β-tubulin) 的秋水仙堿結(jié)合位點(diǎn) (colchicine-binding site)，闡釋了它們導(dǎo)致人類(lèi)細(xì)胞的中心粒蛋白A (CENP-A) 過(guò)度累積的機(jī)制 (Target identification and mechanistic characterization of indole terpenoid mimics: proper spindle microtubule assembly is essential for Cdh1-mediated proteolysis of CENP-A.Adv. Sci.2024,2305593)。?

CENP-A是中心粒特有的一種組蛋白H3變體，在著絲點(diǎn)定位和染色體分離過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。然而，該蛋白在人類(lèi)細(xì)胞中的調(diào)控機(jī)制尚不完全清楚。合作團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)JP18的構(gòu)效關(guān)系研究發(fā)現(xiàn)，吲哚6位鹵代類(lèi)似物 (+)-6-Br-JP18和 (+)-6-Cl-JP18 具有更強(qiáng)的M期阻滯活性。由于難以獲得合適的衍生化探針?lè)肿右赃M(jìn)行基于親和力層析的靶點(diǎn)識(shí)別，合作團(tuán)隊(duì)運(yùn)用了加州大學(xué)洛杉磯分校黃菁等發(fā)展的基于藥物親和力響應(yīng)靶點(diǎn)穩(wěn)定性 (DARTS) 的無(wú)標(biāo)簽靶點(diǎn)識(shí)別方法，鑒定tubulin為 (+)-6-Br-JP18的潛在作用靶點(diǎn)。X射線(xiàn)晶體學(xué)分析表明兩個(gè)鹵代類(lèi)似物均作用于colchicine-binding site，與吲哚氮相連的氫原子和6位的鹵原子分別通過(guò)氫鍵和鹵鍵與β-tubulin Asp251和Asn350殘基作用。合作團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)包括 (+)-6-Br-JP18和 (+)-6-Cl-JP18在內(nèi)的微管抑制劑使人類(lèi)細(xì)胞中APC/C E3泛素連接酶共激活劑Cdh1水平下調(diào)及CENP-A水平上調(diào)。通過(guò)進(jìn)一步機(jī)制研究，揭示了APC/C^Cdh1在人類(lèi)細(xì)胞中介導(dǎo)CENP-A的泛素化?蛋白酶體降解，證實(shí)了微管正常組裝對(duì)于CENP-A降解的必要性?？傊?，合作團(tuán)隊(duì)充分利用小分子工具的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，建立了微管組裝/解組裝與CENP-A過(guò)度累積之間的聯(lián)系，闡釋了Cdh1在CENP-A調(diào)控中的關(guān)鍵作用 (圖1)。鑒于CENP-A異常上調(diào)與染色體不穩(wěn)定性 (CIN) 之間的密切關(guān)系以及CIN與微管抑制劑耐藥性之間的潛在關(guān)系，此項(xiàng)研究有助于理解微管抑制劑誘導(dǎo)耐藥性出現(xiàn)的機(jī)制細(xì)節(jié)，并提示了Cdh1在防止癌癥治療中此種耐藥性出現(xiàn)方面的潛在作用。從更廣闊的角度，此項(xiàng)研究展示了天然產(chǎn)物及其模擬物/類(lèi)似物作為切入工具在理解生物學(xué)機(jī)制方面的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。?

華東理工大學(xué)研究生彭琰和張雨萌、華東理工大學(xué)?上海有機(jī)所聯(lián)合培養(yǎng)研究生方阮、上海藥物所研究生蔣昊為相關(guān)論文的共同第一作者。此項(xiàng)研究受到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、中國(guó)科學(xué)院、上海市科委等機(jī)構(gòu)資助。李昂研究員獲得了新基石科學(xué)基金會(huì)的科學(xué)探索獎(jiǎng)支持。

圖1.?(+)-6-Br-JP18破壞紡錘體微管組裝和影響Cdh1介導(dǎo)的CENP-A溶酶體降解的作用機(jī)制示意圖。該化合物通過(guò)靶向β-tubulin的秋水仙堿結(jié)合位點(diǎn)破壞微管組裝，從而導(dǎo)致APC/C E3泛素連接酶共激活劑Cdh1的下調(diào)以及APC/C底物CENP-A的過(guò)度累積。這種累積會(huì)影響有絲分裂過(guò)程中染色體的精確分離，并可能引起染色體不穩(wěn)定性的出現(xiàn)。