几十年前,科学家们发现了一类特殊的蛋白质,它们驱动着从癌症到神经退行性疾病的各种疾病。这些“内在无序蛋白”(IDP)看起来与细胞中更常见的具有刚性结构的蛋白质不同。IDP是变形者,表现为不断改变构型的组分集合。事实证明,这种松散的结构使IDP能够在关键时刻聚集各种分子,例如在细胞对压力的反应期间。不太灵活的蛋白质往往具有更有限数量的结合伙伴。当IDP不能正常工作时,疾病就会随之而来。
然而,医学研究人员一直未能开发出消除或调节功能失调的IDP的疗法。事实上,许多IDP被称为“不可成药”的。这是因为目前使用的大多数药物都需要稳定的结构才能作为靶点,而IDP不会停留足够长的时间。众所周知的可能导致癌症的无序蛋白——包括c-Myc、p53和K-RAS——已被证明过于难以捉摸。但这种情况正在开始改变。
科学家们正在严格结合生物物理学、计算能力以及对IDP功能方式的更好理解,以识别抑制这些蛋白质的化合物,其中一些已经成为真正的候选药物。2017年,法国和西班牙的研究人员证明,有可能瞄准并击中IDP的可变“模糊”界面。他们表明,一种名为三氟拉嗪的FDA批准药物(用于治疗精神病和焦虑症)与NUPR1(一种与胰腺癌相关的无序蛋白)结合并抑制了它。大规模筛选试验评估了数千种候选药物的治疗潜力,结果显示有几种药物可以抑制c-Myc,其中一些正在向临床开发迈进。还发现了其他可以作用于IDP的分子,例如与阿尔茨海默病等疾病有关的β-淀粉样蛋白。
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这份清单将继续增长,特别是随着IDP在被称为无膜细胞器的关键细胞部分中所起的作用变得更加清晰。这些细胞器通常被称为液滴或凝聚物,它们在特定时间将重要的细胞分子(如蛋白质和RNA)紧密聚集在一起,同时将其他分子分开。邻近性使某些反应更容易发生;分离则阻止各种反应。科学家们设计了强大的新型分子操作工具,名称为Corelets和CasDrop,使研究人员能够控制这些液滴的形成方式。通过使用这些工具和其他工具,研究人员了解到IDP可能有助于控制液滴的组装、功能和分解。
这一发现非常重要,因为在液滴形成和分解过程中,IDP会与各种结合伙伴相互作用,有时会在这样做时保持新的形状片刻。找到能够找到并结合这些形状的药物可能比找到能够击中其他形态的IDP的化合物更容易。全球各地的研究人员都在率先努力揭示这些与液滴相关的机制。
工业界也在押注IDP的治疗潜力。生物技术公司IDP Pharma正在开发一种蛋白质抑制剂,用于治疗多发性骨髓瘤和小细胞肺癌。Graffinity Pharmaceuticals(现为NovAliX的一部分)已鉴定出靶向与阿尔茨海默病病理学相关的无序蛋白tau的小分子。Cantabio Pharmaceuticals正在寻找稳定与神经退行性疾病相关的IDP的小分子。一家名为Dewpoint Therapeutics的新公司正在探索液滴及其无序组分可能被用作药物靶点的想法,因为它们以增强反应的方式将分子聚集在一起。在未来三到五年内,这些曾经“不可成药”的蛋白质很可能最终会成为药物开发的靶点。
编者注(2019年7月10日):这句话在发布后经过编辑。它最初说液滴及其无序组分可以作为药物本身使用。