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客户文章 | 《Nature Communications》:揭示MET转录调控新机制,分子胶策略开拓G4靶向抗癌新路径

MET受体酪氨酸激酶(c-MET)是肿瘤研究领域备受关注的重要靶点之一。在肺癌、肝癌、胃癌等多种恶性肿瘤中,MET的异常激活特性往往与肿瘤发生、侵袭转移以及耐药密切相关。近年来,针对MET开发的小分子抑制剂、抗体以及ADC等治疗策略不断取得进展。

然而,目前大多数MET靶向药物主要作用于蛋白水平,对于部分MET扩增或过表达患者仍存在耐药及疗效受限等现象。因此,如何从基因表达调控层面实现MET下调,成为近年来肿瘤研究的关键突破口。

近日,中国药科大学研究团队在Nature Communications》(IF=18.1)发表最新研究成果,首次系统解析了MET启动子区域G-四链体(G-quadruplex,G4)的高分辨率结构,揭示了LRPPRC–MET-G4相互作用调控MET表达的新机制,并创新性提出利用分子胶(Molecular Glue)稳定G4-蛋白复合物以实现MET表达抑制,为G4靶向抗癌药物研发提供了新思路。

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赛索飞生物为本研究提供质粒合成服务,助力团队完成MET-G4转录调控与Nitidine药效的系列验证工作,为实验环节提供坚实支撑。

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图1. LRPPRC–MET-G4调控机制Nitidine作用模式示意图。研究揭示Nitidine通过稳定LRPPRC–MET-G4复合物,下调MET表达,从而抑制肿瘤发生发展的全新机制。

视角前移:

从蛋白抑制到基因调控

目前,大多数MET抑制剂都是通过抑制MET蛋白激酶活性发挥作用,而研究团队另辟蹊径,将调控靶点向前推进至基因DNA层面,从转录源头探索全新干预方案。

研究人员发现,在MET启动子附近存在一段富含鸟嘌呤(G-rich)的DNA序列,可以形成稳定的G-四链体结构(MET-G4)。这一特殊DNA高级结构并非只是静态存在,而是参与了MET基因的转录调控。进一步实验发现,这一G4结构能够招募LRPPRC蛋白,从而促进MET基因表达;当这一调控过程受到干预时,MET表达水平则呈现明显下降趋势。

研究人员得出结论,相比直接抑制已经产生的MET蛋白,从源头调控MET基因表达,或许能够提供一种全新的治疗策略。


结构解析:

高分辨图谱奠定理论基础

为了深入理解MET-G4的结构特点,研究团队利用高分辨率NMR技术解析了MET-G4三维结构。

研究结果显示,MET-G4形成稳定的三层平行G-四链体结构,并具有独特的环区及末端构象,这些结构特征为蛋白识别提供了特异性结合位点。随后,研究人员结合AlphaFold预测、分子对接以及分子动力学模拟,进一步构建了LRPPRC与MET-G4相互作用模型,并确定了关键结合区域和多个重要氨基酸位点。

这些结构生物学研究不仅揭示了MET-G4发挥生物学功能的分子机制,也为后续G4靶向药物设计提供了重要的理论基础。

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图2. MET-G4与LRPPRC相互作用结构解析。研究结合NMR结构解析、AlphaFold预测及分子动力学模拟,揭示了LRPPRC识别MET-G4的关键结合区域,为G4靶向药物设计提供了结构基础。

策略创新:

分子胶概念开辟治疗新思路

除了揭示新的调控机制外,该研究开创性地提出了一种不同于传统G4配体的全新策略

研究团队从天然产物库中筛选发现,白屈菜红碱(Nitidine)能够稳定MET-G4结构,并进一步促进LRPPRC与MET-G4形成更加稳定的三元复合物。这一过程并非简单地阻断蛋白结合,而是通过形成LRPPRC–Nitidine–MET-G4三元复合体,改变LRPPRC功能,最终实现MET表达下调。

作者将这种作用机制定义为一种作用于G4-蛋白界面的分子胶(Molecular Glue)。传统分子胶主要用于稳定蛋白-蛋白相互作用,而本研究首次将这一概念拓展到蛋白-DNA复合物,为G4靶向药物研发提供了新的方向。

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图3. 基于MET启动子报告系统的功能验证。研究利用野生型(MET-G4 WT)及突变型(MET-G4 MUT)报告质粒验证了MET-G4对转录活性的调控作用,并进一步证实Nitidine能够通过稳定MET-G4实现MET表达下调。

本次研究中,用于功能验证的报告质粒由赛索飞生物定制交付,为研究团队验证MET-G4的转录调控作用及Nitidine的抑制效果提供了重要实验工具,助力取得突破性成果。

体内外验证:

多维度证实抗肿瘤潜力

为了验证这一分子调控机制,研究团队开展了系统性的体内外实验。在肝癌、MET扩增肺癌细胞中,Nitidine能够显著降低MET mRNA及蛋白表达水平,同步抑制细胞增殖、诱导细胞凋亡及细胞周期阻滞。进一步的小鼠异种移植瘤实验也印证了该分子的抗肿瘤效果,Nitidine能够有效减缓肿瘤生长,降低MET表达水平,且整体表现出较好的安全性。

通过以上实验,研究团队指出,现阶段Nitidine更适合作为机制探索的工具分子,分子自身的靶点选择性与成药属性仍存在较大的优化空间。但该系列实验充分证实,LRPPRC–MET-G4相互作用界面,具有开发新型抗癌药物靶点的巨大潜力

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图4. Nitidine在动物模型中表现出良好的抗肿瘤活性。体内实验显示,Nitidine能够显著抑制肿瘤生长,并降低MET表达水平,进一步验证了LRPPRC–MET-G4调控轴作为潜在抗癌靶点的应用价值。

前沿展望:

新机制引领MET研究新航向

近年来,G-四链体(G-quadruplex,G4)凭借其在基因表达调控中的重要作用,已成为核酸药物研发和肿瘤治疗领域的热门研究方向。但各类G4核酸结构之间相似度较高,如何精准识别单一特定G4、实现高选择性干预,始终是G4靶向药物研发难以突破的核心难题。

本研究首次揭示了LRPPRC–MET-G4相互作用在MET基因转录调控中的关键作用,并提出利用分子胶稳定G4-蛋白复合物的新策略,将G4靶向对象从单纯的核酸结构拓展到G4-蛋白相互作用界面。这一发现不仅完善了学界对MET异常表达背后分子机制的理解,也为新一代G4靶向抗肿瘤药物开辟了全新研发路径。

未来,依托结构生物学、核酸化学、AI辅助药物设计、精准医学等技术的持续迭代,围绕G4及其互作网络开展的相关研究,将持续推动肿瘤靶向治疗技术革新,也为众多以往难以开发药物的 “难成药靶点” 提供全新解决方案。