MDM抗癌药物的研究课件.pptx

1、MDMMDM抗癌药物的研究抗癌药物的研究12目录content癌症及抑癌基因P53的简介1MDM2和MDMX的作用机理2Page274450MDM2和MDMX的药物研究3最新研究和展望41531 癌症及抑癌基因P53的简介癌症癌症胃癌细胞乳腺癌组织癌细胞的特征癌细胞的特征生长信号不敏感（Insensitivity to Antigrowth Signals）自给自足生长信号（Self-Sufficiency in Growth Signals)抵抗细胞死亡(Resisting Cell Death)持续的血管生成(Sustained Angiogenesis)无限复制(Limitless Re

2、plicative Potential)组织浸润和转移(Tissue Invasion and Metastasis)逃避免疫系统(Avoiding Immune Destruction)促进肿瘤的炎症（Tumor Promotion Inflammation）细胞能量异常（Deregulating Cellular Energetics）基因组不稳定、易突变（Genome Instability and Mutation）抑癌基因抑癌基因早在1969年，哈里斯将癌细胞与同种正常成纤维细胞融合，所获杂种细胞的后代只要保留某些正常亲本染色体时就可表现为正常表型，但是随着染色体的丢失又可重新出现恶

3、变细胞。目前了解最多和最重要的两种抑癌基因是p53基因和Rb基因。癌基因抑癌基因1979年首次发现 有报道，对691个癌症晚期的病人进行测试，273（39.5%）个病人p53基因发生突变范围广范围广：迄今发现在50%以上的肿瘤中存在p53基因异常，包括点突变、等位基因缺失、重排、插入、基因融合等，以及80%以上肿瘤存在p53信号通路失调。概率高概率高：种类多种类多：国际癌症注册协会(International Association of Cancer Registries)统计表明，截止2019年，研究人员已经在18 585种体细胞和225种细胞系中发现大约1 700种p53基因突变体，其中

4、第58外显子点突变最常见。p p5353基因突变基因突变 p53基因(20 kb)：是位于17号染色体短臂上的一个单拷贝基因，包含11个外显子和10个内含子，编码一个含有393个氨基酸的蛋白质，分子量为53 kD。P53蛋白是一种转录因子转录因子，野生型P53蛋白能实现细胞周期调控、DNA修复、血管形成抑制、肿瘤转移抑制、细胞凋亡等生物学过程。P53 DBD晶体结构红色-C端 蓝色-N端细胞内细胞内P P5353的表达与维持的表达与维持u 正常情况下，细胞内P53蛋白含量很低，与MDM2形成负调控循环u MDM2抑制p300介导的p53乙酰化，介导p53去乙酰化作用，与p53特异的泛素酶共同作

5、用，促进p53蛋白降解u P53蛋白活性受乙酰化、磷酸化调节，封闭p53赖氨酸泛素结合位点抑制其降解，增强p53稳定性 P53P53信号通路的上游激活信号信号通路的上游激活信号包括DNA损伤、供氧不足、致癌基因的激活等等DNA 损伤辐射、有机试剂、代谢副产物辐射、有机试剂、代谢副产物针对电离辐射，ATM激酶和它下游的Chk2激酶会对p53的Ser15、Thr18、Ser20磷酸化，电离辐射还会激活DNA-PK，一种依赖于脱氧核糖核酸的激酶，与DNA损伤部位结合，使Ser15和Ser37磷酸化针对紫外伤害，ATR激酶对Ser15、Ser37磷酸化，其下游的Chk1激酶对Ser6、Ser9和Ser

6、20磷酸化基因毒应激（genotoxic stresses)会激活P38激酶，也能通过磷酸化激活P53致癌基因p14ARFRas、MycMDM2Up53p53P53降解p14ARF2022-10-2814P53P53蛋白下游功能蛋白下游功能包括细胞周期阻滞、细胞凋亡、DNA修复等癌症治疗一、p53基因疗法最直接的方法就是将p53基因导入癌症患者体内。即将一种缺失了E1B蛋白(E1B蛋白能够与P53蛋白结合并使其失活，同时自身得以复制)的重组病毒注入患者体内，能够在缺乏正常P53蛋白的肿瘤细胞内复制，杀灭肿瘤细胞。二、重建P53蛋白的活性 开发出一种能够在肿瘤细胞内重建P53蛋白功能的小分子量复

7、合物类药物。通过它与肿瘤细胞内突变的P53蛋白发生相互作用，促使该突变蛋白改变构象，恢复其正常功能。如：破坏MDM-P53的复合物结构。2 MDM2和MDMX的作用机理MDM2MDM2（鼠双微体2）基因全长2372kb，位于 12q13-l4 染色体区域，为一种进化保守基因具有转录因子功能，转录产物mRNA 广泛表达于正常人体的多个器官，编码的p90蛋白是一种鼠双微体2蛋白，定位于细胞核，是调节p53通路的重要因子。NLS:核定位序列NES:核输出序列NoLS：核定位信号区域MDM2对P53的作用机理 1、MDM2与P53具有反式激活活性的N端结合，抑制P53介导的转录激活功能。2、作为泛素化

8、E3连接酶，通过泛素-蛋白酶体途径使P53泛素化和蛋白酶的水解。P53MDM2P53MDM219泛素蛋白酶体途径（UPP）E1 泛素激活酶E2 泛素结合酶E3 泛素连接酶 MDM2/MDMX的调节转录水平转录水平翻译后水平翻译后水平MDM2转录水平调节NF-B ：核因子bIRF8：干扰素调节因子8 MDM2的翻译后调节DNA-PK：DNA依赖性蛋白激酶CDK：周期蛋白依赖性激酶CK：酪蛋白激酶GSK3：糖原合酶激酶MDMXMDMX(鼠双微体X，亦称MDM4)是2019年发现的一个新的p53结合蛋白,它与另一个p53结合蛋白 MDM2 在结构上高度相似,因而被命名为MDMX。MDMX的作用机理1

9、、MDMX主要通过与p53的转录活性区结合，抑制p53对其下游基因的转录活性，但并不介导p53的降解。2、没有泛素化连接酶作用，但是它的RING结构与MDM2相似度高，能和MDM2形成异二聚体结构，增强MDM2的泛素化连接酶作用。NH2-COOH N端P53结合区,介导对P53的转录调控AD：酸性结构域中央区锌指结构C端RING结构区2022-10-28by MDM2对 p53的降解作用 MDM2 MDMXMDM2MDM2 MDM2稳定性（自身泛素化降解）异源二聚体异源二聚体 同源二聚体同源二聚体 RING2022-10-28MDMX转录水平的调节NK-B ：核因子bIRF8：干扰素调节因子8

10、 2022-10-28MDMX翻译后调节3 MDM2MDM2和和MDMXMDMX的药物研究的药物研究1、MDM2的药物研究2、MDMX的药物研究MDM2MDM2的药物研究的药物研究目前针对MDM2-P53之间相互作用而设计得到的化合物大致可分为2类：u多肽抑制剂u非肽类小分子抑制剂2022-10-283014多肽抑制剂多肽抑制剂目前针对P53-MDM2的多肽抑制剂研究仅停留在分子水平主要原因在于：生理环境下多肽稳定性差，易被酶降解而丧失活性。靶点位于细胞内，一般多肽不具备入胞能力，无法实现其药效。策略：策略：采用蛋白质“嫁接”策略设计L型多肽根据镜像噬菌体展示技术筛选结果制备D型多肽主动靶向递

11、送2022-10-283114蛋白蛋白“嫁接嫁接”策略策略李翀;抑制p53与MDM2结合的抗肿瘤多肽设计与靶向递送D;复旦大学;2019年2022-10-283214蛋白蛋白“嫁接嫁接”策略策略模拟对象模拟对象-PMI设计模板设计模板-蜂毒明肽李翀;抑制p53与MDM2结合的抗肿瘤多肽设计与靶向递送D;复旦大学;2019年2022-10-283314镜像噬菌体展示技术镜像噬菌体展示技术李翀;抑制p53与MDM2结合的抗肿瘤多肽设计与靶向递送D;复旦大学;2019年2022-10-283414D D型多肽型多肽李翀;抑制p53与MDM2结合的抗肿瘤多肽设计与靶向递送D;复旦大学;2019年202

12、2-10-283514主动靶向递送主动靶向递送李翀;抑制p53与MDM2结合的抗肿瘤多肽设计与靶向递送D;复旦大学;2019年 对于靶点位于细胞内的功能分子来说，只有入胞后才能发挥其潜在活性。此类分子的递送方式主要分为两大类：v 一类是对功能分子本身进行化学修饰，如修饰穿膜序列多肽、连接脂肪酸和脂质分子等，可实现一定程度的胞内递送，但要实现体内靶向递送则存在很大的局限性；v 另一类为载体递送，通过构建主动靶向的载体，可同时实现功能分子的胞内递送和体内靶向递送。2022-10-283614RGDRGD介导靶向肿瘤细胞的脂质体递药系统构建介导靶向肿瘤细胞的脂质体递药系统构建李翀;抑制p53与MDM

13、2结合的抗肿瘤多肽设计与靶向递送D;复旦大学;2019年 选择RGD环肽(序列为c(RGDDYK)为寻靶分子，并合成了功能性脂质膜材料c(RGDDYK)-PEG3400-DSPE逆向蒸发法制备了包载多肽的c(RGDDYK)-PEG-脂质体并进行了表征结果显示，纳米尺度的c(RGDDYK)-PEG-脂质体能有效包载可抑制p53与MDM2结合的D-PMI。MDM2和MDMX通过其表面的Phe19,Trp23与Leu26口袋与p53结合，使p53活性受到抑制。Zhao Y,Bernard D,Wang S.Small molecule inhibitors of MDM2-p53 and MDMX-

14、p53 interactions as new cancer therapeuticsJ.BioDiscovery,2019,8.MDM2的药物研究-非肽类小分子 Lyubomir T.等发现顺式咪唑可高效抑制MDM2与p53结合，Nutlin-1、Nutlin-2与Nutlin-3a对MDM2与p53结合活性的半数抑制浓度分别为260nM、140nM与90nM，且癌症动物实验证实nutlin-3a能够有效减小肿瘤体积。Vassilev L T,Vu B T,Graves B,et al.In vivo activation of the p53 pathway by small-molecu

15、le antagonists of MDM2J.Science,2019,303(5659):844-848.MDM2的药物研究-非肽类小分子 Nutlin-2和MDM2的晶体结构。两个被溴取代的苯环占据了Trp23和Leu26口袋，另一个带乙基的苯环占据了Phe19口袋。Trp23Leu26Phe19Zhao Y,Bernard D,Wang S.Small molecule inhibitors of MDM2-p53 and MDMX-p53 interactions as new cancer therapeuticsJ.BioDiscovery,2019,8.MDM2的药物研究-非肽

16、类小分子 基于Nutlin-2与Nutlin-3a与结构最优化设计的分子RG7112已被应用于多种人类癌症的临床试验。其优点体现在一下几方面：1）双乙基结构被引入咪唑环以防止其被氧化；2）异丙醚被替换成了乙基醚，从而使其疏水相互作用不变的情况下减小了分子量；3）甲苯基被替换成了叔丁基，从而降低了其代谢活性；4）一个极性基团-甲基磺酰被引入到其尿素部分，提高了它与MDM2的结合能力及药代动力学参数（Kd）。Tovar C,Graves B,Packman K,et al.MDM2 small-molecule antagonist RG7112 activates p53 signaling a

17、nd regresses human tumors in preclinical cancer modelsJ.Cancer research,2019,73(8):2587-2597.MDM2的药物研究-非肽类小分子 其他机构也开发出不同结构框架的Mdm2抑制剂，如Michigan大学的MI-219和MI-888小分子，J&J公司的TPD222669小分子，Pittsburgh大学和MaxBlanck生化研究所共同研发的PXN727，Amgen公司的AM8553分子，令人遗憾的是，这些抑制剂仅对Mdm2具有较高亲和力，与MdmX的结合作用非常微弱。Zhao Y,Bernard D,Wang

18、S.Small molecule inhibitors of MDM2-p53 and MDMX-p53 interactions as new cancer therapeuticsJ.BioDiscovery,2019,8.MDM2的药物研究-非肽类小分子MDMX的药物研究Popowicz G M,Czarna A,Wolf S,et al.Structures of low molecular weight inhibitors bound to MDMX and MDM2 reveal new approaches for p53-MDMX/MDM2 antagonist drug d

19、iscoveryJ.Cell Cycle,2019,9(6):1104-1111.这使得从原子级别研究小分子与MDMX的相互作用成为了可能,并且能帮助我们更好地分析MDM2-p53与MDMX-p53的差异。A）WK298-MDMX的晶体结构（1.5）B）WK23-MDM2的晶体（2.3)结构 WK298与WK23具有近似一致的空间形状,但是在MDM2与MDMX的Leu26结合位点周围却出现了显著差异,这是由于MDM2的His96-Tyr100区域和MDMX的Pro95-Tyr99区域造成的。这也解释了WK23与WK298为什么与MDM2结合的更为紧密。A）WK298-MDMX的晶体结构（1.5

20、）B）WK23-MDM2的晶体（2.3)结构MDMX的药物研究 目前，很多研究组织都在积极寻找更为强力的MDMX小分子抑制剂。例如Reed等应用高通量筛选技术对一个由295848种化合物组成的库进行了评估，结果显示其中最好的化合物SJ-172550与MDMX的IC50为840nM，而试验中Nutlin-3a与MDMX的IC50为20190nM；Vassilev等报道了一种小分子RO-2443其与MDMX的IC50为41nM，与MDM2的IC50为33nM。MDMX的药物研究4 最新研究和最新研究和展望展望关于MDMX MDM2的研究热度02000400060008000100001200002

21、00400600800100012001400160018002001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015P53 MDMX MDM2 Artical Publish 文章总量年增长数量Date from scholar.google 2019.10.21.23:00 最新研究IF2019=10.452最新研究IF2019=5.014最新研究Effect of RG7388 on p53 wild-type and p53 silenced/null neuroblastoma cells i

22、n vitro.(a)RG7388 markedly decreases cell proliferation by MTS assay in NGP,SH-SY5Y,and LAN-5 cells(p53 wild-type)but not in p53 silenced/null cell lines(LAN-5 si-p53 and SK-N-AS).(b)RG7388 leads to a significant dose-dependent increase in apoptosis by Annexin apoptosis assay in NGP,SH-SY5Y,and LAN-

23、5 cells but not in LAN-5 si-p53 or SK-N-AS cells(*P0.05).最新研究IF2019=5.014RG7388 inhibits tumor growth in established p53 wild-type neuroblastoma xenografts.(a)Representative bioluminescent images oftumor-bearing mice demonstrates tumor inhibition in RG7388-treated mice(bottom)compared with control(t

24、op).(b)RG7388 treatmentsignificantly inhibits tumor growth of p53 wild-type neuroblastoma xenografts from NGP,SH-SY5Y,and LAN-5 cell lines,but have little effecton xenografts derived from LAN-5 si-p53 and SK-N-AS cell lines(*Po0.01).最新研究IF2019=8.722p53蛋白在人体肿瘤当中所具有的重要作用，理所当然地使它成为了癌症治疗研究当中大家共同关注的靶点。因此

25、这么多年针对p53开展了无数的研究也就不足为奇了。不论是医药企业还是科研界都开发出了众多以以p53为基础的抗癌药物和疗法为基础的抗癌药物和疗法。也将利用TP53基因的突变情况来判断判断患者的预后情况患者的预后情况，开发新的治疗药物，以及选择合适的治疗方案等。目前研发MDM2-p53相关药物相关药物仅有处于临床的SAR405838(phase I，赛诺菲)，RG7388(phaseI，罗氏)，JNJ-26854165(phase I，强生)。海南药物子公司哈德森获得针对MDM2抑制剂新化合物美国专利许可，有望成为少数几个拥有MDM2-P53靶点药物的公司之一，尽管其离最终上市尚远且有很大的不确定性，但一旦成功，其市场价值不可忽视。展望2022-10-2853 敬请老师同学批评指正！Thanks for Listening!