调节Hsp70功能的小分子共价探针研究

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基本信息

  • 批准号:
    31570780
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    70.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0505.蛋白质、多肽与酶生物化学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

The Hsp70 family of molecular chaperones plays a key role in the protein quality control system and participates in multiple cellular activities including the stress response. Hsp70 has been identified as an important hallmark of diverse diseases including cancer, neurodegenerative diseases and immune related diseases, and is recognised as a potential therapeutic target. Given the success in clinical trials of anti-tumor drugs targeting Hsp90, there is increasing interest in developing small molecular probes and inhibitors of Hsp70, although there are still no clinically-approved drugs targeting Hsp70. Compared with traditional inhibitors, targeted covalent inhibitors with moderate reactivity have advantages including stronger and more durable inhibition efficiency, higher specificity and lower side effects (toxicity). We plan to develop covalent probes targeting the Cys residues of Hsp70 through three approaches: 1) high-throughput screening from covalent compound libraries of our collaborator; 2) modification of published non-covalent Hsp70 inhibitors by adding a covalent modifying group; 3) selection from Hsp70 inhibitors that possess a covalent modifying group but with unclear mechanism of action. Having selected appropriate probes, we will continue to study the detailed mechanism of how they affect the structure and function of Hsp70, and try to solve the structure of the complex of Hsp70 with the probe. We will also examine the inhibition effect in cells and explore the mechanism and downstream events of such effects. This study will not only lay a foundation for developing drugs targeting Hsp70, but will also provide a powerful tool for further research into the structure, function and mechanism of Hsp70.
Hsp70是蛋白质质量控制体系的核心分子伴侣,参与应激反应等多种细胞活动,与肿瘤、神经退行性疾病和免疫性疾病等多种疾病密切相关,是这些疾病治疗的重要靶标。继Hsp90为靶标的抗肿瘤药物进入临床实验后,Hsp70的小分子探针和抑制剂研究日趋高涨,但仍无临床药物。相比普通抑制剂,反应性适中的靶向共价抑制剂效果更强更持久,特异性更好,毒性更低。我们拟通过三种途径发展针对Hsp70的Cys的共价探针:一,从合作者已有的共价修饰化合物库中筛选;二,改造现有Hsp70的非共价抑制剂,使之具备共价修饰基团;三,从机制不明但带有共价修饰基团的已有Hsp70抑制剂中发掘。进而深入研究它们影响Hsp70结构和功能的详细机制,获得Hsp70和探针的复合物结构,在细胞水平阐明其抑制效应和机制。本研究将不仅为针对Hsp70的药物开发提供前期基础,而且为深入研究Hsp70的复杂功能和机制提供强有力的工具。

结项摘要

Hsp70是蛋白质质量控制体系的核心分子伴侣,参与应激反应等多种细胞活动,与肿瘤、神经退行性疾病和免疫性疾病等多种疾病密切相关,是这些疾病治疗的重要靶标。继以Hsp90为靶标的抗肿瘤药物进入临床实验后,Hsp70的小分子探针和抑制剂研究日趋高涨,但仍无临床药物。相比普通抑制剂,反应性适中的靶向共价抑制剂效果更强更持久,特异性更好,毒性更低。我们通过三种途径发展针对Hsp70的Cys残基的共价探针:一,从合作者已有的共价修饰化合物库中筛选;二,发现已知的作用机制不清楚的肿瘤抑制剂PES是Hsp70的共价抑制剂;三,通过改造修饰PES探针发展更多的具有不同特点的Hsp70的共价探针,得到了二十多种PES衍生物。我们发现PES通过和HspA1A/B的C末端SBDα中的两个Cys发生亲核加成反应,使SBDα发生去折叠从而封闭HspA1A/B的底物结合域,不可逆的关闭HspA1A/B的分子伴侣功能,抑制其活性。我们还发现PES和巯基的亲核加成反应在细胞内可能广泛存在,如PES和GSH可以反应。PES在细胞内有多个靶标,通过多途径杀伤细胞,PES和HspA1A/B的共价修饰反应并不具特异性。为了深入研究PES的细胞毒性机制,我们发展了能发生点击化学反应的PES衍生物PESA;为了获得针对HspA1A/B的C末端SBDα中的两个Cys的特异性共价修饰探针,我们发展了和GSH低反应性、而和HspA1A/B高反应性的PES衍生物PYS和AmPES;此外我们还得到了一个到目前为止和HspA1A/B的巯基反应活性最高的PES衍生物PES-NO2。这些研究结果不仅为针对Hsp70的药物开发提供前期基础,而且为深入研究Hsp70的复杂功能和机制提供强有力的工具。这些PES衍生物可继续向成药方向发展。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
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会议论文数量(0)
专利数量(0)
The C-terminal GGAP motif of Hsp70 mediates substrate recognition and stress response in yeast.
Hsp70 的 C 端 GGAP 基序介导酵母中的底物识别和应激反应。
  • DOI:
    10.1074/jbc.ra118.002691
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Biological Chemistry
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Gong Weibin;Hu Wanhui;Xu Linan;Wu Huiwen;Wu Si;Zhang Hong;Wang Jinfeng;Jones Gary W;Perrett Sarah
  • 通讯作者:
    Perrett Sarah
Rapid deacetylation of yeast Hsp70 mediates the cellular response to heat stress.
酵母 Hsp70 的快速脱乙酰化介导细胞对热应激的反应。
  • DOI:
    10.1038/s41598-019-52545-3
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Scientific Reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Xu Linan;Nitika;Hasin Naushaba;Cuskelly Daragh D;Wolfgeher Donald;Doyle Sean;Moynagh Paul;Perrett Sarah;Jones Gary W;Truman Andrew W
  • 通讯作者:
    Truman Andrew W
The same but different: the role of Hsp70 in heat shock response and prion propagation.
相同但不同:Hsp70 在热休克反应和朊病毒传播中的作用。
  • DOI:
    10.1080/19336896.2018.1507579
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Prion
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Xu Linan;Gong Weibin;Zhang Hong;Perrett Sarah;Jones Gary W
  • 通讯作者:
    Jones Gary W
The beta6/beta7 region of the Hsp70 substrate-binding domain mediates heat-shock response and prion propagation.
Hsp70 底物结合域的 beta6/beta7 区域介导热休克反应和朊病毒传播。
  • DOI:
    10.1007/s00018-017-2698-3
  • 发表时间:
    2018-04
  • 期刊:
    Cellular and Molecular Life Sciences
  • 影响因子:
    8
  • 作者:
    Xu L;Gong W;Cusack SA;Wu H;Loovers HM;Zhang H;Perrett S;Jones GW
  • 通讯作者:
    Jones GW
Glutathionylation of the Bacterial Hsp70 Chaperone DnaK Provides a Link between Oxidative Stress and the Heat Shock Response.
细菌 Hsp70 伴侣 DnaK 的谷胱甘肽化提供了氧化应激和热休克反应之间的联系。
  • DOI:
    10.1074/jbc.m115.673608
  • 发表时间:
    2016-03-25
  • 期刊:
    J Biol Chem
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Zhang H;Yang J;Wu S;Gong W;Chen C;Perrett S
  • 通讯作者:
    Perrett S

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  • 作者:
    吴东宇;孙智千;柯莎;袁英;李广庆
  • 通讯作者:
    李广庆

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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