鄧賢明教授課題組在Cell Chemical Biology發(fā)文報道靶向v-ATPase的天然產(chǎn)物verucopeptin有效抑制腫瘤多重耐藥
腫瘤多重耐藥是指在化療藥物治療過程中腫瘤細胞對多種不同結(jié)構(gòu)和作用機制的藥物普遍產(chǎn)生了耐藥現(xiàn)象，成為影響腫瘤化療預(yù)后的重要因素，是當前腫瘤研究與藥物開發(fā)的重點和難點。由于腫瘤多重耐藥的成因復(fù)雜，目前臨床上針對腫瘤多重耐藥的藥物，如ABC transporter小分子抑制劑等，表現(xiàn)并不盡如人意，因此解決腫瘤細胞多重耐藥問題亟需新的策略。
2020年7月9日，細胞應(yīng)激生物學(xué)國家重點實驗室、天然產(chǎn)物源靶向藥物國家地方聯(lián)合工程實驗室、廈門大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院鄧賢明教授課題組在《Cell Chemical Biology》在線發(fā)表題為“Pharmacological Targeting of Vacuolar H+-ATPase via Subunit V1G Combats Multidrug-resistant Cancer”的研究論文。該研究發(fā)現(xiàn)小分子天然產(chǎn)物verucopeptin靶向v-ATPase的V1G亞基，有效的抑制v-ATPase的活力和mTORC1信號通路從而導(dǎo)致多重耐藥腫瘤細胞死亡，并揭示v-ATPase可以作為一個潛在的多重耐藥腫瘤治療靶點。
鄧賢明教授課題組首先運用表型篩選（phenotypic screening）策略，基于vincristine誘導(dǎo)的多重耐藥胃癌細胞系SGC7901/VCR，對課題組自有的微生物來源的天然產(chǎn)物庫（約2000個單體化合物）進行了細胞毒篩選。結(jié)果發(fā)現(xiàn)環(huán)酯肽天然產(chǎn)物verucopeptin能夠顯著抑制SGC7901/VCR細胞生長，半致死濃度IC50為1.4 μM，而多種化療藥物包括紫杉醇，順鉑等都對SGC7901/VCR無效（IC50> 30 μM）。同時，verucopeptin對doxorubicin誘導(dǎo)的多重耐藥細胞K562R也展示出了優(yōu)異的活性，半致死濃度IC50僅為0.33 μM。這表明verucopeptin可能對多重耐藥腫瘤細胞都有優(yōu)異的活性。為了探索verucopeptin導(dǎo)致腫瘤細胞死亡的機制，鄧賢明教授課題組與加州大學(xué)圣克魯茲分校分子細胞與發(fā)育生物學(xué)系Melissa S. Jurica教授合作，運用高通量成像靶點分析方法（cytological profiling），將verucopeptin與480個已知細胞活性的化合物進行評價，通過對成像表型進行聚類分析，發(fā)現(xiàn)verucopeptin可能作用于含有膜結(jié)構(gòu)的細胞器。隨后，鄧賢明教授課題組合成了基于verucopeptin的小分子探針VE-P，用于靶點垂釣。應(yīng)用該探針，通過“原位點擊化學(xué)”(in situclick chemistry)的方法，發(fā)現(xiàn)細胞內(nèi)VE-P跟溶酶體存在明顯的共定位。進一步通過化學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)（chemical proteomics）對垂釣獲得的靶蛋白鑒定表明，verucopeptin可能作用于ATP驅(qū)動的質(zhì)子泵v-ATPase。體外蛋白質(zhì)共沉淀實驗證實，在v-ATPase所有亞基中只有V1G亞基和VE-P有相互作用。結(jié)合定點耐藥突變細胞株的構(gòu)建，闡明了verucopeptin與V1G相互作用的關(guān)鍵位點（Leu99和Cys104）。
v-ATPase和mTORC1可以通過改變細胞內(nèi)外pH梯度以及對細胞代謝重編程，上調(diào)MDR1等方式強化腫瘤細胞的多重耐藥表型。因此通過活性小分子高效調(diào)節(jié)這兩個復(fù)合體是干預(yù)多重耐藥腫瘤的潛在策略。Verucopeptin是目前報道的第一個靶向V1G亞基的v-ATPase抑制劑。和已知的v-ATPase抑制劑——靶向V0C亞基的bafliomycin A以及靶向V1A亞基的Eq相比，verucopeptin可以同時高效抑制v-ATPase和mTORC1的活力，導(dǎo)致多重耐藥腫瘤細胞死亡。另外，verucopeptin在SGC7901/VCR的小鼠移植瘤模型中也具有顯著的體內(nèi)藥效。該工作驗證了v-ATPase作為一個多重耐藥腫瘤治療潛在靶點的可行性。
據(jù)悉，該論文由哈佛醫(yī)學(xué)院麻省總醫(yī)院癌癥中心、加州大學(xué)圣克魯茲分校、臺灣大學(xué)藥學(xué)院、山東大學(xué)藥學(xué)院、上海交大醫(yī)學(xué)院瑞金醫(yī)院國家轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究中心、廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院、分子影像中心、生科院等單位合作完成，廈門大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院博士后王躍宙、博士生張磊、博士生魏燕玲、博士后黃偉和助理教授李莉為該論文的共同第一作者，鄧賢明教授為通訊作者。該研究得到了科技部重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金委和中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費等的資助。
原文鏈接：https://www.cell.com/cell-chemical-biology/fulltext/S2451-9456(20)30234-8
【鄧賢明教授團隊簡介】
鄧賢明教授團隊針對重大疾病，以“首創(chuàng)藥物（First-in-class therapeutics）”發(fā)現(xiàn)為目標，專注“未靶激酶”的藥物發(fā)現(xiàn)化學(xué)生物學(xué)研究。近五年以通訊作者（或共同通訊）在Cell、Sci. Transl. Med.、J. Exp. Med.、Nat. Commun.、Cancer Res.、Br. J. Pharmacol.、J. Med. Chem.等其它雜志發(fā)表SCI論文26篇。同時相關(guān)成果專利5項實現(xiàn)技術(shù)轉(zhuǎn)讓。
（生命科學(xué)學(xué)院）
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