基于生物正交反应快速发现靶向诱导STAT3蛋白降解缀合物及其在结直肠癌中的治疗应用探索

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81803363
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H3401.合成药物化学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Aberrant activation of STAT3(Signal transducer and activator of transcription 3)is an important pathogenic factor for colorectal cancer, and STAT3 inhibition represents a promising strategy for treating colorectal cancer. While due to the lack of suitable binding pockets that directly modulate protein function, discovery of inhibitors targeting STAT3 remains challenging. Induced protein degradation by PROTACs (Proteolysis Targeting Chimeras) can selectively ubiquitinate interest proteins, leading to subsequent proteasome-mediated degradation. In this project, we focus on the hurdle in the research of PROTACs: the suitability of E3 ligase ligand and STAT3 protein ligand. We plan to utilize the bioorthogonal reaction to efficiently discover E3 ligase-based PROTACs to degrade STAT3 and explore its applications in colorectal cancer therapy. The information of E3 ligase ligand and STAT3 ligand will be incorporated into the design of PROTACs. The well-matched PROTACs will be evaluated for the binding affinity with E3 ligase and STAT3, the induced STAT3 degradation effects and the systematic mechanism of STAT3 downregulation. The optimized PROTACs will be further investigated in the cellular and in vivo models of colorectal cancer to explore the therapeutic applications of induced STAT3 degradation.
信号转导和转录激活因子3(STAT3)的异常活化是结直肠癌发生发展的重要分子机制,其已成为结直肠癌治疗的重要靶点。由于难以通过结合和占据靶标特定位点的方式调控其活性,开发靶向STAT3抑制剂面临较大挑战。本项目提出“靶向诱导蛋白降解策略”诱导STAT3泛素化降解,下调细胞内STAT3蛋白含量从而抑制其活性。本研究围绕靶向诱导蛋白降解缀合物中E3连接酶配体和STAT3蛋白配体的适配性问题开展工作。主要目标是利用生物正交反应快速发现靶向诱导STAT3蛋白降解缀合物治疗结直肠癌。主要思路是通过分析缀合物中双功能单元结构特征,设计合成叠氮和炔构建块,利用生物正交反应快速发现靶向诱导蛋白降解缀合物,并对缀合物进行E3连接酶和STAT3蛋白结合、STAT3蛋白泛素化降解等系统化评价,阐明该缀合物通过泛素E3连接酶介导STAT3蛋白泛素化降解的机制,探索此类缀合物在体外和体内的结直肠癌模型中的治疗效果。

结项摘要

信号转导和转录激活因子3(STAT3)的异常活化是多种癌症发生发展的重要分子机制,因此,靶向 STAT3 信号转导通路已成为肿瘤治疗的新策略。然而,由于难以通过结合和占据靶标特定位点的方式调控其活性,开发靶向STAT3抑制剂面临较大挑战。本项目创新性地使用“靶向诱导蛋白降解策略”,设计靶向诱导STAT3蛋白降解缀合物,直接下调肿瘤细胞内STAT3蛋白含量从而抑制其活性。本项目研究中,我们系统归纳和总结了现有的各类泛素E3连接酶识别配体和STAT3 蛋白结合配体的化学结构信息,解析并筛选了高亲和力的优势配体,建立了相应的配体结构库。同时,为了进一步扩展适配的E3连接酶Keap1和目的蛋白STAT3小分子配体库,我们进行了新型Keap1和STAT3小分子配体的筛选、设计和发现工作,得到了高活性且结构多样的Keap1和STAT3小分子配体,丰富了诱导STAT3蛋白降解缀合物各功能单元的多样性。基于我们所建立的叠氮和炔基构建块,我们利用细胞内生物正交反应高效快速获得了多个靶向STAT3小分子protac和核酸类protac,并通过高通量筛选和构效关系研究获得了3个具有显著降解肿瘤细胞内STAT3及其磷酸化pSTAT3蛋白水平的小分子降解剂。然而,该类STAT3降解剂的体内药代动力学性质仍有较大的优化空间,后期的基于成药性优化策略将更有助于该类化合物的体内抗癌活性应用。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
Azo-PROTAC: Novel Light-Controlled Small-Molecule Tool for Protein Knockdown
Azo-PROTAC:用于蛋白质敲低的新型光控小分子工具
  • DOI:
    10.1021/acs.jmedchem.9b02058
  • 发表时间:
    2020-05-14
  • 期刊:
    JOURNAL OF MEDICINAL CHEMISTRY
  • 影响因子:
    7.3
  • 作者:
    Jin, Yu-Hui;Lu, Meng-Chen;Jiang, Zheng-Yu
  • 通讯作者:
    Jiang, Zheng-Yu
A hydrogen peroxide responsive prodrug of Keap1-Nrf2 inhibitor for improving oral absorption and selective activation in inflammatory conditions
Keap1-Nrf2 抑制剂的过氧化氢反应性前药,用于改善炎症条件下的口服吸收和选择性激活
  • DOI:
    10.1016/j.redox.2020.101565
  • 发表时间:
    2020-07-01
  • 期刊:
    REDOX BIOLOGY
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    Lu, Mengchen;Zhang, Xian;Jiang, Zhengyu
  • 通讯作者:
    Jiang, Zhengyu
Discovery of 2-oxy-2-phenylacetic acid substituted naphthalene sulfonamide derivatives as potent KEAP1-NRF2 protein-protein interaction inhibitors for inflammatory conditions
发现 2-氧基-2-苯乙酸取代的萘磺酰胺衍生物作为有效的 KEAP1-NRF2 蛋白质-蛋白质相互作用抑制剂,用于治疗炎症
  • DOI:
    10.1016/j.ejmech.2020.112734
  • 发表时间:
    2020-12-01
  • 期刊:
    EUROPEAN JOURNAL OF MEDICINAL CHEMISTRY
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Lu, Meng-Chen;Shao, Hong-Li;Jiang, Zheng-Yu
  • 通讯作者:
    Jiang, Zheng-Yu
Discovery of a Potent Kelch-Like ECH-Associated Protein 1-Nuclear Factor Erythroid 2-Related Factor 2 (Keap1-Nrf2) Protein-Protein Interaction Inhibitor with Natural Proline Structure as a Cytoprotective Agent against Acetaminophen-Induced Hepatotoxicity
发现一种有效的 Kelch 样 ECH 相关蛋白 1-核因子红细胞 2 相关因子 2 (Keap1-Nrf2) 蛋白-蛋白相互作用抑制剂,具有天然脯氨酸结构,作为细胞保护剂对抗对乙酰氨基酚诱导的肝毒性
  • DOI:
    10.1021/acs.jmedchem.9b00818
  • 发表时间:
    2019-07-25
  • 期刊:
    JOURNAL OF MEDICINAL CHEMISTRY
  • 影响因子:
    7.3
  • 作者:
    Lu, Meng-Chen;Zhang, Xian;Jiang, Zheng-Yu
  • 通讯作者:
    Jiang, Zheng-Yu

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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

        graph TD
          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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