楊超,王重慶,陳穎,田巍,朱駒
(第二軍醫(yī)大學(xué)藥學(xué)院藥物化學(xué)教研室,上海 200433)
黏著斑激酶及其小分子抑制劑作為抗腫瘤藥物的研究進(jìn)展
楊超,王重慶,陳穎,田巍,朱駒*
(第二軍醫(yī)大學(xué)藥學(xué)院藥物化學(xué)教研室,上海 200433)
抗黏著斑激酶是一種非受體型酪氨酸蛋白激酶,在許多腫瘤的發(fā)生和發(fā)展過程中均有過表達(dá)。研究表明,作為細(xì)胞內(nèi)重要的骨架蛋白和調(diào)節(jié)多種細(xì)胞信號(hào)通路的關(guān)鍵分子,黏著斑激酶在腫瘤發(fā)生、發(fā)展、遷移和侵襲的各個(gè)階段都起著重要作用。因此,以黏著斑激酶作為抗腫瘤靶點(diǎn)開發(fā)其抑制劑的研究受到廣泛關(guān)注。綜述黏著斑激酶的結(jié)構(gòu)與功能、它與腫瘤的關(guān)聯(lián)及其小分子抑制劑的研究與開發(fā)。
黏著斑激酶;細(xì)胞信號(hào)通路;靶點(diǎn);黏著斑激酶小分子抑制劑;抗腫瘤活性
黏著斑激酶(focaladhesionkinase,FAK)是一種位于黏著斑、由1028個(gè)氨基酸組成的細(xì)胞質(zhì)酪氨酸激酶和骨架蛋白,參與多種受體或非受體酪氨酸激酶信號(hào)通路,包括腫瘤蛋白Src、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體-3(VEGFR-3)、p53、磷脂酰肌醇-3激酶(PI3K)和胰島素樣生長(zhǎng)因子-1(IGF-1)等通路,對(duì)細(xì)胞的存活、增殖、遷移和侵襲等生物行為都有調(diào)節(jié)作用。已有研究表明,在許多腫瘤細(xì)胞中都有FAK的過表達(dá)。因此,F(xiàn)AK已成為研究與開發(fā)新型抗腫瘤藥物的重要靶標(biāo)。
FAK蛋白分子內(nèi)按功能大致可劃分為:N端的FERM區(qū)、脯氨酸豐富區(qū)(Pro1、Pro2和Pro3)、中間的激酶區(qū)和C端的黏著斑靶向區(qū)(focaladhesiontarget,F(xiàn)AT)(見圖1)[1]。其中,N端的FERM區(qū)可直接結(jié)合胞內(nèi)的整合素β1亞基單元[2](又見:Schaller等,J Cell Biol,1995年)和一些細(xì)胞膜受體[如表皮生長(zhǎng)因子受體(EGFR)、血小板衍生生長(zhǎng)因子受體(PDGFR)和c-Met受體][3](又見:Sieg等,Nat Cell Biol,2000年;Golubovskaya等,J Biol Chem,2002年),F(xiàn)ERM具有三葉草形結(jié)構(gòu),調(diào)節(jié)著FAK的催化活性,有研究發(fā)現(xiàn)截短FERM區(qū)的FAK分子磷酸化活性和催化活性均提高,表明FERM對(duì)FAK起負(fù)性調(diào)節(jié)作用,而FERM區(qū)與激酶區(qū)的結(jié)合使得FAK維持在一種失活構(gòu)象;且FERM能與p53分子相互作用,促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的存活,當(dāng)FAK分子向細(xì)胞核內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)后,F(xiàn)ERM的F1亞結(jié)構(gòu)域與p53結(jié)合,F(xiàn)2亞結(jié)構(gòu)域則引起p53向細(xì)胞核轉(zhuǎn)運(yùn),F(xiàn)3亞結(jié)構(gòu)域通過與Mdm-2分子相互作用而導(dǎo)致p53降解[4]。FAK的激酶區(qū)也稱催化區(qū),有著高度保守的氨基酸序列,可使PI3K、生長(zhǎng)因子受體結(jié)合蛋白2(GRB2)、Cas和Src等蛋白中相應(yīng)的氨基酸殘基磷酸化。
Pro1位于FERM區(qū)和激酶區(qū)之間,有著與SH3結(jié)構(gòu)域結(jié)合的位點(diǎn),可與Src等蛋白結(jié)合??拷麮端的Pro2與Pro3可介導(dǎo)FAK與含有SH3結(jié)構(gòu)域的蛋白分子間的相互作用,包括接頭蛋白p130Cas、Graf(包括Rho-A特異性GTPase激活蛋白和FAK相關(guān)的鳥苷酸三磷酸調(diào)節(jié)激酶)和ASAP1(ARF-GAP含有SH3結(jié)構(gòu)域、ANK重復(fù)序列和PH區(qū)域)(Harte等,J Biol Chem,1996年;Taylor等,J Biol Chem,1998年;Liu等,Mol Biol Cell,2002年)。
C端的FAT是FAK黏附到黏著斑的功能域,包含黏著相關(guān)蛋白[如樁蛋白(paxillin)和踝蛋白(talin)]結(jié)合位點(diǎn),這些蛋白可直接結(jié)合于整合素在細(xì)胞質(zhì)的區(qū)域,還可結(jié)合FAT,從而介導(dǎo)黏著復(fù)合物的形成。
FAK有6個(gè)可被磷酸化的酪氨酸位點(diǎn):Y397、Y407、Y576、Y577、Y861和Y925,這些磷酸化位點(diǎn)都是FAK發(fā)揮信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的關(guān)鍵部位,其中Y397和Y407位于N端,Y576和Y577位于激酶區(qū)的活化環(huán)內(nèi),Y861和Y925位于C端。Y397是FAK的一個(gè)自磷酸化位點(diǎn),為Src家族蛋白提供了一個(gè)高親和力的結(jié)合位點(diǎn),對(duì)下游信號(hào)通路起至關(guān)重要的作用。非受體型蛋白激酶家族同樣包括兩個(gè)與FAK相關(guān)的成員:FAK相關(guān)非激酶(FRNK)和富含脯氨酸的酪氨酸激酶2(Pyk2),F(xiàn)RNK是FAKC端基因單獨(dú)表達(dá)的一個(gè)p41/43蛋白,可與FAK競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合黏著位點(diǎn),為FAK的一種內(nèi)源性抑制劑;Pyk2與FAK也有同源性,但它并不在所有細(xì)胞類型中表達(dá),F(xiàn)AK基因敲除實(shí)驗(yàn)顯示,Pyk2有部分補(bǔ)償FAK缺失的潛能[1]。
圖1 FAK分子結(jié)構(gòu)示意圖Figure 1 Molecular structure diagram of FAK
在腫瘤形成的過程中,腫瘤細(xì)胞會(huì)發(fā)生形態(tài)學(xué)和結(jié)構(gòu)的改變,細(xì)胞表面黏附性降低,流動(dòng)性增大,大量的血管生成以供應(yīng)營養(yǎng),從而使腫瘤細(xì)胞得以轉(zhuǎn)移、侵襲及增殖。FAK過表達(dá)于多種癌細(xì)胞中,包括腦癌、卵巢癌、結(jié)腸癌、乳腺癌、前列腺癌、肝癌和甲狀腺癌等,而且其過表達(dá)與這些腫瘤的侵襲能力密切相關(guān)[5]。實(shí)驗(yàn)研究顯示,通過過表達(dá)顯性失活的FAK片段,可抑制FAK信號(hào)通路,減少膠質(zhì)母細(xì)胞瘤和卵巢癌細(xì)胞的侵襲[6]。大量研究表明,F(xiàn)AK磷酸化后參與細(xì)胞的多種信號(hào)通路,從而影響細(xì)胞的增殖、生存、遷移和侵襲等多種功能(見圖2)[7],其中FAK的Y397位點(diǎn)磷酸化可誘導(dǎo)Src蛋白結(jié)合到Pro1上,繼而引起Y576、Y577和Y925位點(diǎn)的磷酸化,致使FAK與樁蛋白和p130Cas的結(jié)合,導(dǎo)致細(xì)胞支架和形態(tài)學(xué)的改變。FAK可通過調(diào)節(jié)RhoGTP酶特別是RhoA、Rac-1和Cdc42來介導(dǎo)細(xì)胞能動(dòng)性和附著力,并能通過Cas–Crk–DOCK–ELMO復(fù)合物激活Rac-1而上調(diào)板狀偽足的形成[8](又見:Parsons,J Cell Sci,2003年)。此外,研究發(fā)現(xiàn),F(xiàn)AK/AKT信號(hào)通路介導(dǎo)的基質(zhì)金屬蛋白酶-2(MMP-2)和MMP-9的激活可誘導(dǎo)癌細(xì)胞的遷移和侵襲[9],而FAK-siRNA在肝癌細(xì)胞SK-hep1和SMMC7721中能降低MMP-2和MMP-9的表達(dá),從而影響癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移[10]。
圖2 FAK磷酸化后參與的細(xì)胞信號(hào)通路示意圖Figure 2 Diagram of FAK post-phosphorylation-involved cell signaling pathways
實(shí)驗(yàn)研究表明,F(xiàn)AK在神經(jīng)膠質(zhì)瘤樣本中的表達(dá)水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過在正常大腦中的水平,且在侵入性腫瘤周圍FAK的表達(dá)增強(qiáng),提示FAK在癌細(xì)胞的侵襲中有所作用[5];而且,F(xiàn)AK在人體神經(jīng)膠質(zhì)瘤活組織及其U251MG細(xì)胞異種移植模型的微血管內(nèi)皮細(xì)胞中有表達(dá),可見FAK與腫瘤的血管生成有關(guān)聯(lián)(Haskell等,Clin Cancer Res,2003年);此外,野生型FAK在SF767和G112P神經(jīng)膠質(zhì)瘤中的過表達(dá)能促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的遷移、侵襲和增殖[11](又見:Lipinski等,Mol Cancer Res,2003年)。絕大多數(shù)胰腺癌病人的腫瘤組織中都存在FAK的過表達(dá),而FAK抑制劑可通過多種途徑降低胰腺癌細(xì)胞的生存力,抑制其生長(zhǎng),促進(jìn)其凋亡[12-13],但FAK抑制劑對(duì)正常細(xì)胞僅有極少影響,且FAK可促進(jìn)遷移細(xì)胞頭部板狀偽足的形成,從而促進(jìn)細(xì)胞的遷移及癌癥的擴(kuò)散[14]。據(jù)報(bào)道,F(xiàn)AK的過表達(dá)在鱗狀細(xì)胞癌中是一個(gè)常見的早期事件,不過也會(huì)出現(xiàn)在腫瘤的增殖發(fā)展期[15];FAK可通過提高細(xì)胞的流動(dòng)性來增強(qiáng)鱗狀細(xì)胞癌的侵襲性[16]。提示,F(xiàn)AK表達(dá)的急劇增加極有可能預(yù)示著癌癥的擴(kuò)散,F(xiàn)AK可作為抑制鱗狀細(xì)胞癌細(xì)胞向其他組織侵襲和向淋巴系統(tǒng)擴(kuò)散的靶標(biāo)。
有研究顯示,在卵巢癌細(xì)胞中,兒茶酚胺類藥物可激活FAK的表達(dá),從而抑制癌細(xì)胞的凋亡,促進(jìn)癌細(xì)胞的增殖、侵襲和生長(zhǎng)[17],且FAK的過表達(dá)可在應(yīng)激源的刺激下(如激活PI3K-AKT通路或誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的化學(xué)療法)保護(hù)細(xì)胞,故FAK的過表達(dá)可作為預(yù)測(cè)卵巢癌治療效果的指標(biāo)[6];FAK表達(dá)下調(diào)則可增強(qiáng)多西紫杉醇對(duì)卵巢癌的細(xì)胞毒性,且在體外實(shí)驗(yàn)中,抑制FAK的磷酸化,可減少卵巢癌細(xì)胞的遷移和侵襲[18];在卵巢癌體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中,采用干擾RNA技術(shù)來沉默F(xiàn)AK,可產(chǎn)生抗腫瘤和抗血管生成的效果,并增強(qiáng)化療的療效[19-20]。黑色素瘤小鼠模型實(shí)驗(yàn)顯示,F(xiàn)AK的反義寡核苷酸類抑制劑可抑制腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移,但對(duì)正常組織幾乎無影響,且抑制FAK的表達(dá),能降低瘤體的平均質(zhì)量;而體外實(shí)驗(yàn)顯示,通過siRNA技術(shù)來破壞FAK的表達(dá)或通過FRNK過量表達(dá)來干擾FAK與整合素復(fù)合物(即黏著位點(diǎn))的結(jié)合,可顯著抑制B16F10黑色素瘤細(xì)胞的遷移能力[21]。乳腺癌AU-565細(xì)胞的體外實(shí)驗(yàn)顯示,作為侵襲性乳腺癌預(yù)后指標(biāo)的HER2可通過激活Src/FAK信號(hào)通路而影響乳腺癌細(xì)胞的遷移,而采用siRNA技術(shù)降低FAK的表達(dá),則能削弱癌細(xì)胞的跨上皮遷移作用[22]。
目前,進(jìn)入臨床前或臨床研究的FAK抑制劑幾乎均為小分子抑制劑。由于FAK與許多細(xì)胞信號(hào)蛋白都有作用,因此依據(jù)作用機(jī)制的不同,作為FAK靶向抗腫瘤藥物的FAK小分子抑制劑大致可分為兩大類:ATP依賴型和ATP非依賴型。ATP依賴型FAK小分子抑制劑能干擾FAK催化區(qū)域的活性,可能會(huì)影響多個(gè)下游信號(hào)通路,造成較為廣泛的副作用,而非ATP依賴型FAK小分子抑制劑如變構(gòu)FAK抑制劑則可阻滯特定的蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用(如p53與FAK的相互作用),從而抑制FAK的活性。
3.1 ATP依賴型FAK小分子抑制劑
3.1.1 PF-562271PF-562271(1)是一種有效的ATP競(jìng)爭(zhēng)性FAK/Pyk2可逆抑制劑,體內(nèi)IC50為1.5/14nmol·L-1,而對(duì)FAK的體外抑制活性(IC50=5nmol·L-1)是對(duì)Pyk2的10倍,且較對(duì)其他非靶標(biāo)激酶高100倍以上,表現(xiàn)出高度選擇性;其在腫瘤模型小鼠體內(nèi)抑制FAK磷酸化的EC50為93μg·L-1[23]。研究發(fā)現(xiàn),該化合物可劑量依賴性地阻斷FAK-Y397磷酸化,抑制腫瘤細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的遷移[24];它在腫瘤模型小鼠體內(nèi)可抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)、侵襲和轉(zhuǎn)移,但無致腫瘤壞死和細(xì)胞凋亡的作用,對(duì)血管生成也無作用[25]。另有研究顯示,3.3μmol·L-1的PF-562271能導(dǎo)致前列腺癌PC3-M細(xì)胞的細(xì)胞周期停滯在G1期[23],且在雞胚絨毛尿囊膜實(shí)驗(yàn)中,1nmol·L-1的PF-56227可強(qiáng)有效阻斷堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(bFGF)刺激的血管生成,但其對(duì)血管滲漏無明顯影[4];在肝臟實(shí)體瘤模型實(shí)驗(yàn)中,PF-562271和舒尼替尼的聯(lián)合治療可抑制血管發(fā)生和腫瘤增殖[26]。且研究表明,PF-562271是治療胰腺導(dǎo)管癌和伴有骨質(zhì)疏松癥的癌癥患者的一個(gè)潛在有效藥物[24]。PF-562271用于治療頭頸癌、前列腺癌和胰腺癌的Ⅰ期臨床研究始于2005年12月,2010年結(jié)束,證實(shí)其具有較低毒性和很強(qiáng)的腫瘤抑制作用[27]。
PF-562271是甲基磺酰胺二氨基嘧啶類似物,有著良好的物理化學(xué)性質(zhì),符合類藥5原則。X射線晶體學(xué)分析表明,PF-562271結(jié)合在FAK的ATP結(jié)合位點(diǎn),與激酶鉸鏈區(qū)的主鏈上Cys-502形成兩個(gè)氫鍵;與氨基相連的吲哚基團(tuán)沿FAK活性部位鉸鏈區(qū)主鏈往裂縫外延伸,其上氧原子與側(cè)鏈Arg-426形成氫鍵;另一端的甲基磺酰胺二氨基嘧啶則從FAK活性部位向激活環(huán)區(qū)延伸,嘧啶基與Leu-567有疏水性相互作用,磺胺基上氧原子與Asp-564的NH有氫鍵作用。由于磺胺與高度保守蛋白激酶的可變的特殊激活環(huán)區(qū)能產(chǎn)生相互作用,故使得PF-562271對(duì)FAK有著很好的選擇性[23]。
3.1.2 PF-573228PF-573228(2)是一種ATP競(jìng)爭(zhēng)性FAK抑制劑,能靶向結(jié)合在激酶催化區(qū)域的ATP結(jié)合口袋,有效抑制重組FAK及內(nèi)源性FAK的催化區(qū)域活性,對(duì)FAK/AKT通路有抑制活性但不影響膠原受體GPVI通路的活性[28]。本品體外抑制FAK催化片段純化重組體的IC50為4nmol·L-1,比作用于Pyk2、細(xì)胞周期素依賴性蛋白激酶1/7(CDK1/7)和糖原合成酶激酶-3β(GSK-3β)的選擇性高50~250倍。細(xì)胞水平的實(shí)驗(yàn)研究顯示,PF-573228作用于REF52成纖維細(xì)胞、前列腺癌PC3細(xì)胞和卵巢癌SKOV-3細(xì)胞時(shí),抑制FAK的Y-397磷酸化的IC50為30~500nmol·L-1;然而,1μmol·L-1的PF-573228可抑制80%FAK磷酸化且降低黏著斑轉(zhuǎn)換,卻不抑制細(xì)胞生長(zhǎng)[25]。
3.1.3 TAE226TAE226(3)是經(jīng)典的ATP競(jìng)爭(zhēng)性酪氨酸激酶小分子抑制劑,對(duì)FAK和IGF-1受體(IGF-1R)具有相同抑制活性,IC50為100~300nmol·L-1。實(shí)驗(yàn)研究顯示,TAE226可抑制FAK的Y-397和AKT的Ser-473磷酸化,致使人口腔鱗狀細(xì)胞癌SAS細(xì)胞的肌纖蛋白結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,造成細(xì)胞間質(zhì)的形態(tài)學(xué)改變,減少細(xì)胞黏合,有效抑制癌細(xì)胞增殖、遷移和侵襲,并導(dǎo)致由半胱天冬酶(Caspase)介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡;且它能有效抑制腫瘤毛細(xì)血管的生成。提示,TAE226是治療口腔鱗狀細(xì)胞癌的一個(gè)非常有前景的先導(dǎo)化合物[29]。而且,TAE226在體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)中對(duì)一系列惡性腫瘤(如神經(jīng)膠質(zhì)瘤、卵巢癌、腦癌、乳腺癌、食管癌、胃腸道間質(zhì)癌等)都表現(xiàn)出有效的抗增殖和抑瘤作用。如一項(xiàng)體外研究顯示,本品能有效誘導(dǎo)過表達(dá)Scr和EGFR的乳腺癌細(xì)胞凋亡,其對(duì)FAK、胰島素受體(InsR)和IGF-1R的IC50分別為5.5、44和140nmol·L-1[24]。
TAE226為二苯胺基嘧啶類化合物,可結(jié)合在FAK的ATP結(jié)合口袋,以一種特定的形式與激酶鉸鏈區(qū)作用,其甲胺?;械聂驶鶎?duì)誘導(dǎo)產(chǎn)生的DFG超二級(jí)結(jié)構(gòu)的罕見螺旋構(gòu)象起穩(wěn)定作用,而這種螺旋構(gòu)象在FAK與PF-562271形成的復(fù)合物中也有報(bào)道[23],它有助于提高化合物的選擇性。TAE226-FAK的復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu)模型顯示,TAE226嘧啶環(huán)上的N和嘧啶環(huán)與苯甲醚相連的N可與FAK的Cys502形成兩個(gè)氫鍵,嘧啶環(huán)上的C則與FAK的Ala452和Leu553有疏水性相互作用,2-甲氧基苯胺上的C與FAK的Ile428和Gly505有相互作用,嘧啶環(huán)上C5位的氯伸入FAK的ATP結(jié)合口袋并位于Met499的側(cè)面;TAE226苯胺環(huán)的結(jié)構(gòu)幾乎不與激酶蛋白作用,它的引入可改善化合物的藥動(dòng)學(xué)性質(zhì),鄰位的甲胺甲?;挥贔AK激活區(qū)的DFG超二級(jí)結(jié)構(gòu)的側(cè)面,其上的羰基與DFG超二級(jí)結(jié)構(gòu)上的Asp564形成氫鍵,苯胺環(huán)與FAK的Leu567有疏水作用,這些作用都可穩(wěn)定DFG超二級(jí)結(jié)構(gòu)的螺旋構(gòu)象;TAE226與FAK結(jié)合后可引起Asp564相對(duì)于在FAK活性狀態(tài)時(shí)的位置發(fā)生113°φ扭轉(zhuǎn)角,可見TAE226對(duì)FAK有很好的選擇性抑制作用[30]。但其不是靶向FAK的特效藥,且目前尚無有關(guān)其臨床試驗(yàn)的報(bào)道。
3.1.4 PND-1186將TAE226嘧啶環(huán)用吡啶環(huán)取代,其原C5位的氯用三氟甲基取代,即得另一FAK抑制劑PND-1186(4)。本品可選擇性抑制FAK活性,促進(jìn)癌細(xì)胞凋亡,對(duì)FAK的體外IC50為1.5nmol·L-1,對(duì)乳腺癌細(xì)胞的IC50約為100nmol·L-1[2]。本品不影響?zhàn)ぶ?xì)胞中c-Src和p130Cas酪氨酸的磷酸化,但對(duì)非黏著狀態(tài)的細(xì)胞,其可阻抑FAK和130Cas酪氨酸的磷酸化,提高細(xì)胞凋亡蛋白酶的活性,導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[31]。
3.2 ATP非依賴型FAK小分子抑制劑
Y15(5)即為ATP非依賴型FAK小分子抑制劑,其發(fā)揮對(duì)FAK的抑制作用時(shí),并不通過ATP結(jié)合位點(diǎn),而是靶向抑制FAK的Y397位自磷酸化。體外實(shí)驗(yàn)表明,Y15可劑量和時(shí)間依賴性地減少FAK的表達(dá)和激活。小鼠異種移植瘤模型實(shí)驗(yàn)顯示,Y15可有效抑制細(xì)胞流動(dòng)性及腫瘤的形成和生長(zhǎng),促進(jìn)細(xì)胞分離和凋亡,且耐受性良好,經(jīng)口和腹膜注射給藥均無明顯毒性[32]。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明,Y15可顯著減小注射結(jié)腸癌SW620細(xì)胞所形成的腫瘤模型小鼠的腫瘤體積,其治療結(jié)腸癌的療效甚至好于標(biāo)準(zhǔn)化療藥物5-氟尿嘧啶,且它能提高癌細(xì)胞對(duì)5-氟尿嘧啶的敏感性,與化療藥物合用時(shí)可產(chǎn)生協(xié)同作用[33]。此外,Y15對(duì)許多類型的腫瘤(如神經(jīng)細(xì)胞瘤、乳腺癌、胰腺癌和轉(zhuǎn)移性的結(jié)腸癌等)均能產(chǎn)生治療作用。有研究者通過對(duì)Y15進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造,獲得了能更好靶向FAK自磷酸化位點(diǎn)的若干衍生物。其中,Y15通過FAK上自磷酸化位點(diǎn)的上游靶點(diǎn)來產(chǎn)生對(duì)FAK激酶的特異性抑制作用,同時(shí)還可阻抑Src發(fā)生自身磷酸化而抑制其功能。體外實(shí)驗(yàn)顯示,Y15能通過抑制FAK而顯著降低膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞生長(zhǎng)和生存能力。在神經(jīng)膠質(zhì)瘤模型小鼠中進(jìn)行的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)顯示,與對(duì)照組相比,經(jīng)Y15治療的模型小鼠其腫瘤明顯縮小,生存期也大大延長(zhǎng),尤其是Y15與標(biāo)準(zhǔn)化療藥物替莫唑胺聯(lián)用可產(chǎn)生協(xié)同作用,療效更佳[34]。
Y15為四苯胺鹽酸鹽化合物,其苯環(huán)上的碳原子可與FAK的Gly59產(chǎn)生范德華力相互作用,而3個(gè)氨基可分別與FAK的Arg57、Glu399和Thr394形成氫鍵。研究表明,Y15可顯著降低全長(zhǎng)FAK的催化區(qū)域活性,對(duì)其他激酶的活性影響較??;Y15對(duì)缺少包括Y397位點(diǎn)的N端區(qū)域的FAK激酶活性幾乎無影響,同樣它對(duì)FAK同源蛋白Pyk2的活性和ATP結(jié)合位點(diǎn)也無影響[32]??梢?,Y15是直接的特異性FAKY397位自磷酸化抑制劑。
此外,還有其他已完成臨床Ⅰ期試驗(yàn)的FAK小分子抑制劑,如PF04554878和GSK2256098,不過它們的結(jié)構(gòu)目前均未見報(bào)道。臨床試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),GSK2256098可抑制Ⅱ型神經(jīng)纖維瘤(NF2)基因失活的間皮細(xì)胞瘤病人腫瘤擴(kuò)散[35],而PF04554878能有效治療早期的非血液系統(tǒng)惡性腫瘤[36]。在我國,也有學(xué)者專注于FAK抑制劑的研究,并發(fā)現(xiàn)多種具有FAK抑制活性的母核結(jié)構(gòu),例如吡咯并[2,3-d]嘧啶[37]、1,3,4-噁二唑[38]和7-巰基黃酮等等。
FAK是一種非受體型酪氨酸蛋白激酶,在許多腫瘤的發(fā)生和發(fā)展過程中均有過表達(dá),其作為抗腫瘤治療的有效靶點(diǎn)備受關(guān)注。自2005年開始將FAK作為抗腫瘤靶點(diǎn)研究以來,科學(xué)家揭示了該靶點(diǎn)的一些普遍特征,并通過對(duì)FAK抑制劑與FAK的復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu)的分析,發(fā)現(xiàn)作用于FAK的Y397自磷酸化位點(diǎn)可有效提高FAK抑制劑的選擇性,這為深入研究新型高效、高選擇性的FAK小分子抑制劑提供了極具價(jià)值的理論指導(dǎo)。而且,多個(gè)頗具治療前景的FAK小分子抑制劑也陸續(xù)開發(fā)進(jìn)入臨床前和臨床研究,但目前尚無此類藥物上市。
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Research Progress on Focal Adhesion Kinase and Its Small Molecule Inhibitors as Antitumor Agents
YANG Chao, WANG Chongqing, CHEN Ying, TIAN Wei, ZHU Ju
( Department of Medicinal Chemistry, School of Pharmacy, NO.2 Military Medical University, Shanghai 200433, China)
Focal adhesion kinase (FAK) is a non-receptor tyrosine kinase overexpressed in the development and progression of many tumors. It has been suggested that as an important intracellular cytoskeletal protein and a key molecule in a variety of cell signal transduction pathways, FAK playsasignifcantroleintumorcellsurvival,development,migrationandinvasion.Therefore,theresearchesonthedevelopmentofFAKinhibitorsas antitumor agents have attracted an extensive attention. The structure and function of FAK, its association with tumor and research and development of its small molecule inhibitors were reviewed.
focal adhesion kinase; cell signal transduction pathway; target; small molecular FAK inhibitor; antitumor activity
R34; R979.1
A
1001-5094(2014)09-0649-07
接受日期:2014-07-29
*通訊作者:朱駒,教授,博士生導(dǎo)師;
研究方向:藥物設(shè)計(jì)與合成;
Tel:021-81871238;E-mail:zhuju@smmu.edu.cn