靶向赖氨酸和锌离子：新型AKT抑制剂攻克癌症治疗难题

靶向赖氨酸和锌离子：新型AKT抑制剂攻克癌症治疗难题

近日，加州大学旧金山分校（UCSF）的Jack Taunton研究小组在Nature杂志上发表了一项突破性研究成果，他们开发了一种新型的AKT抑制剂，这种抑制剂通过靶向赖氨酸和新型锌离子螯合的方法，实现了对AKT1(E17K)突变的选择性抑制。这项研究不仅为癌症治疗提供了新的思路，还可能解决现有AKT抑制剂的一些副作用问题。

致癌激酶AKT1的体细胞突变是导致实体瘤发生发展的一个重大诱因。其中，最常见的突变是将谷氨酸17（E17）替换为赖氨酸（K），即E17K突变（AKT1E17K）。这一突变导致AKT1的构象变化，造成其在膜上的持续定位和激活，从而促进癌细胞大量增殖，并持续存活。临床研究表明，广谱AKT抑制剂在治疗过程中常常引发剂量限制性高血糖，这使得寻找靶向特定突变的选择性抑制剂至关重要。

研究团队利用临床别构抑制剂ARQ092处理的AKT1（E17K）突变体进行结晶的冷冻电镜分析结果发现，突变赖氨酸（Lys17）与结合的抑制剂之间大约存在8Å的距离。这一结果提示可以根据水杨醛的电亲核特性，将其与占据别构口袋的支架结合，从而捕捉Lys17的ε-氨基。然而，在别构口袋附近还有另外三种赖氨酸（Lys179、Lys276和Lys297），它们与别构口袋的距离在7至10Å之间。这些保守的赖氨酸在所有三种AKT同源物（AKT1、AKT2和AKT3）中均存在，可能会与基于水杨醛的抑制剂形成共价加合物，从而带来选择性的重大挑战。为了克服这些挑战，该研究还利用计算机智能建模的手段，对ARQ092中的咪唑并吡啶核心进行了功能化分析，尝试用不同的链来连接水杨醛，生成了化合物1至3。

经过对结合能力，半衰期，药物动力学等因素的筛选，研究人员发现化合物2，3优于化合物1，与突变型的AKT1结合能力更强。细胞水平上的功能性验证以及信号通路分析实验表明，化合物3能更好的与突变的AKT1结合，进而调节突变细胞的细胞活力。为了实现在活体水平上的功能性验证，研究人员根据化合物2，3对突变型和野生型AKT1结合的选择性和存留时间，优化了药物动力学条件，设计出了化合物4——氟化水杨醛。相比于空白对照组和现有的别构抑制剂ARQ092，化合物4能够显著抑制AKT1(E17K)突变肿瘤的生长并且维持正常的血糖水平。

机制上，研究人员进一步通过晶体学分析和离子添加实验，发现了一个四面体锌离子，它与激酶激活环中的两个近端半胱氨酸配位，同时与E17K–亚胺结合物相互作用。水杨醛-亚胺复合物在AKT1(E17K)中能够招募内源性Zn²⁺，而在野生型AKT1中则未发生这一现象，导致了持续的、相对特异的抑制效果。这一研究结果表明，通过靶向突变赖氨酸和锌离子螯合，可以实现对AKT1(E17K)的精确选择性抑制。

总之，该研究设计了靶向AKT1(E17K)突变的特异性抑制剂，为相关肿瘤的治疗提供了强有力的治疗手段，也为开发具有高选择性的靶向药物奠定了基础，具有重要的临床应用潜力。