Nature | 化学蛋白质组学方法开发WRN解旋酶的共价变构抑制剂

分享一篇发表在Nature上的文章，题目为“Chemoproteomic discovery of a covalent allosteric inhibitor of WRN helicase”，通讯作者是来自美国Vividion公司的Matthew P. Patricelli和Todd M. Kinsella。该公司致力于通过化学蛋白质组学平台寻找具有挑战性靶点的化学配体。

约4%的肿瘤细胞具有微卫星不稳定性（MSI），高MSI将导致TA重复序列在全基因组中微卫星区域内的广泛插入和/或缺失。最近，Werner解旋酶（WRN）被鉴定在高MSI癌细胞中具有合成致死脆弱性：在这类细胞（而非健康细胞和普通肿瘤细胞）中，WRN的功能丧失将导致dsDNA断裂、染色体破碎和细胞死亡。

本文中，作者采用了一种基于靶向质谱的化学蛋白质组学策略，通过biotin-IAA探针测量关键半胱氨酸残基在亲电小分子处理前后的可及性变化。利用该方法，作者在细胞裂解物中筛选了包含数千种亲电小分子的化合物库，结果显示化合物VVD-109063可以选择性地与WRN C727残基结合。值得注意的是，该残基与WRN酶功能的相关性尚未被研究。

作者以VVD-109063为先导化合物进行了一系列结构修饰，得到了优化的化合物VVD-127101 和VVD-133214，测试表明化合物VVD-133214可更有效地与WRN C727结合，更重要的是，这种结合可有效地抑制WRN的解旋酶活性。

作者尝试通过结构生物学手段解析VVD-133214通过共价结合C727抑制WRN解旋酶活性的机制。作者通过XRD解析了WRN-VVD-133214的共晶结构，结构显示VVD-133214的共价结合将WRN的构象从开放式转变为闭合式，而已有报道指出采取闭合构象将使WRN的解旋酶活性下降。此外，作者也证明了VVD-133214的共价结合对WRN-DNA的结合无显著影响，说明这种变构抑制作用涉及WRN ATPase活性的丧失。

随后，作者在高MSI的HCT-116细胞上测试了VVD-133214的细胞杀伤能力。结果表明VVD-133214可有效地抑制高MSI细胞（而非微卫星稳定细胞）的生长。作者进一步描绘了VVD-133214在高MSI细胞中通过抑制WRN引发DNA损伤的细胞生物学机制。最后，作者也在荷瘤小鼠模型上评估了VVD-133214对高MSI肿瘤的治疗潜力。Vividion公司的WRN研究管线与Bayer公司合作，目前已进入I期临床试验。

本文作者：TYC

责任编辑：FTY

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41586-024-07318-y

原文引用：DOI：10.1038/s41586-024-07318-y