结构引导合理筛选鉴定靶向Bcl-2的多肽及其对结直肠癌细胞的抗增殖作用
Rational structure-guided identification of a Bcl-2-targeting peptide with antiproliferative effects on colorectal cancer cells
研究通过基于结构的虚拟筛选鉴定出靶向Bcl-2的多肽,其中Peptide-1对Bcl-2结合亲和力最强(Kd = 0.51 ± 0.03 μM),并显著抑制HT29和Colo320HSR结直肠癌细胞增殖,对正常NCM460细胞作用有限。
B细胞淋巴瘤2(Bcl-2)家族通过调控线粒体细胞色素c的释放而精密控制细胞凋亡,促生存与促凋亡蛋白之间的平衡向促生存一侧倾斜,是癌细胞逃避凋亡的公认机制[1][2]。Bcl-2在约90%的结直肠腺癌中过表达,长期以来被视为有吸引力的抗癌靶点[3]。在药物研发上,基于结构的计算筛选早在2001年就被用于寻找占据Bcl-2 BH3结合口袋的小分子抑制剂[3],这条路线经navitoclax的重新设计演进为选择性抑制剂ABT-199(venetoclax),后者单次给药即可在24小时内诱发难治性慢性淋巴细胞白血病患者的肿瘤溶解,同时避免了navitoclax因抑制Bcl-xL带来的血小板减少[2],sonrotoclax、lisaftoclax等后继药物也已进入临床评估[1]。然而这些成功集中于血液系统肿瘤,venetoclax效力有限、难以在其他Bcl-2介导的恶性肿瘤中带来持久获益,长期用药后还出现G101V等耐药突变[4],结直肠癌中Bcl-2的高表达与其临床可靶向性之间仍存在明显落差[3][4],且现有策略以小分子模拟物、PROTAC和抗体偶联药物等为主[1]。
在这一背景下,本研究以Bcl-2结构为出发点开展虚拟筛选,从肽库中获得四条候选肽。微量热泳动实验显示,Peptide-1对Bcl-2的表观结合能力最强,Kd为0.51 ± 0.03 μM,优于VS-9及其他筛选肽;分子动力学模拟、自由能形貌分析与MM/GBSA计算进一步支持了Bcl-2–Peptide-1复合物的预测构象特征。功能实验中,MTT检测表明Peptide-1显著抑制HT29和Colo320HSR两种结直肠癌细胞的增殖,而对正常结肠上皮细胞NCM460影响有限。敲低Bcl-2可削弱Peptide-1的活性,提示其作用具有靶点依赖性;RT-qPCR与ELISA分析则显示Peptide-1在转录和蛋白两个层面调节Bax/Bcl-2的表达。
相对早年针对Bcl-2口袋的小分子计算筛选[3],这项工作把结构导向的筛选逻辑延伸到肽类配体,而且证据链更为完整,从结合亲和力、复合物构象到细胞增殖表型与靶点依赖性均有覆盖。其功能终点落在Bax/Bcl-2平衡上,与结直肠癌中通过调节BCL-2/BAX介导抗肿瘤作用的已有药理学观察相互印证[6]。在虚拟筛选能力持续增强、已能从数十亿规模的化合物库中快速获得微摩尔级配体的当下[5],这种“筛选—结合—结构—功能—靶点验证”的路径为实体瘤Bcl-2靶向提供了一个肽类起点。
当然,目前证据仍限于体外结合测定与细胞实验,摘要中未见动物药效数据、对Bcl-2家族其他成员(如Bcl-xL、Mcl-1)的选择性评估,也未涉及肽类稳定性与递送问题;Peptide-1能否在体内复现抗增殖效果,其引起的Bax/Bcl-2表达变化是否足以启动线粒体凋亡通路,均有待后续工作回答。
- 1.The BCL2 family: from apoptosis mechanisms to new advances in targeted therapy · Signal Transduct Target Ther 2025
- 2.ABT-199, a potent and selective BCL-2 inhibitor, achieves antitumor activity while sparing platelets · Nat Med 2013
- 3.Discovery of small-molecule inhibitors of Bcl-2 through structure-based computer screening · J Med Chem 2001
- 4.Discovery of the Clinical Candidate Sonrotoclax (BGB-11417), a Highly Potent and Selective Inhibitor for Both WT and G101V Mutant Bcl-2 · J Med Chem 2024
- 5.An artificial intelligence accelerated virtual screening platform for drug discovery · Nat Commun 2024
- 6.A novel EGFR inhibitor, HNPMI, regulates apoptosis and oncogenesis by modulating BCL-2/BAX and p53 in colon cancer · Br J Pharmacol 2024
来源:监管与产业动态 · doi.org