细胞周期依赖蛋白激酶 (CDKs) 是一组丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，和细胞周期蛋白 (cyclin) 协同发挥作用。CDKs 抑制剂按作用机制可分为两类：控制细胞周期和控制细胞转录。CDK9 属于丝氨酸类激酶，主要在转录延伸的调控中发挥作用，而不影响细胞周期过程。CDK9 抑制剂可通过降解、抑制 CDK9 来阻断正性转录延长因子 P-TEFb (positive transcription elongation factor b) 对 RNA Poly-II C末端区域的磷酸化，抑制转录，迅速降低细胞内 mRNA 水平，从而引起肿瘤细胞凋亡。非选择性 CDK9 抑制剂在发挥抗肿瘤作用的同时，也会抑制其他亚型的 CDKs 和激酶，从而带来显著地药物毒性和不良反应，因此，选择性 CDK9 抑制剂成为抗肿瘤药物开发的热点。
研究动态
本文讲述了 SNS-032 （多靶点激酶抑制剂）和沙利度胺拼合形成了小分子 THAL-SNS-032 （图1），该分子通过选择性降解 CDK9 实现不可逆性抑制细胞转录，从而发挥显著的抗肿瘤作用。并且，与传统的激酶抑制剂相比，THAL-SNS-032 具有更持久的药理作用。
图1. THAL-SNS-032的结构式 （图片来源：《Nat. Chem. Biol.》）
由图2可以看出，在急性淋巴白细胞中 (MOLT4)，THAL-SNS-032 在依赖 CRBN（沙利度胺的作用靶点）的条件下，诱导 CDK9 降解，而不降解其它蛋白 (a)，说明该分子选择性作用于 CDK9 。进一步研究 THAL-SNS-032 诱导效应的动力学，发现在 THAL-SNS-032 浓度为250 nM条件下，1h内 CDK9 可被大量降解，并具有长效持续性(b)。
图2. (a) THAL-SNS-032选择性降解CDK9
(b) THAL-SNS-032持续发挥作用至24 h （图片来源：《Nat. Chem. Biol.》）
用THAL-SNS-032处理细胞，不仅CDK9被降解，细胞增殖也被抑制，从而促进了细胞凋亡，表征为活化的Caspase-3（催化裂解众多的效应分子，诱发细胞凋亡）和PARP（DNA修复酶，Caspase-3的切割底物），以及MCL-1(MCL-l表达上调提示了肿瘤的发生)的降低。此外，与对照物（SNS-032, NVP-2）相比，该分子显著地降低细胞活力并具有更持久的效力，表现出强有力的促凋亡活性。（图3）
图3.(a) 免疫蛋白印迹法表征与细胞凋亡相关蛋白
(b) 该分子显著抑制细胞活力
(c) 染色实验表征细胞的凋亡 （图片来源：《Nat. Chem. Biol.》）
该文分析了THAL-SNS-032对Poly-II (RNA聚合酶II) C末端区域的磷酸化的影响，发现THAL-SNS-032可以浓度和时间依赖性的抑制2位丝氨酸的磷酸化，使得转录被抑制，细胞内mRNA及半衰期短的蛋白的水平快速下降，从而导致肿瘤细胞的凋亡（图4）。
图4.该分子表现出依赖CRBN的抑制Ser 2磷酸化作用 （图片来源：《Nat. Chem. Biol.》）
总而言之，CDK9作为治疗肿瘤强有效的靶点之一，选择性抑制其功能有着很广阔的前景。该研究阐明了THAL-SNS-032选择性降解CDK9，阻断正性转录延长因子对RNA Poly-II C末端区域的磷酸化，使得转录被抑制，进而导致细胞凋亡。
M君有话说：
由于非选择性CDK9抑制剂会产生一系列毒副作用和不良反应，提高CDK9抑制剂的选择性与特异性已然成为开发抗肿瘤药物的热门方向。
参考文献：
[1] Calla M Olson, et al. Pharmacological perturbation of CDK9 using selective CDK9 inhibition or degradation. Nat. Chem. Biol. (2018),14(2),163-170.
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