分享一篇发表在JACS上的文章，题目为Chemoproteomic Identification of Spermidine-Binding Proteins and Antitumor-Immunity Activators。本文通讯作者为京都大学的Kenji Chamoto教授与Motonari Uesugi教授。Kenji Chamoto课题组致力于研究免疫与肿瘤治疗，Motonari Uesugi课题组则致力于发展具有重要生理功能的活性小分子。
癌症免疫疗法，尤其是程序性细胞死亡蛋白1（PD-1）阻断免疫疗法，由于T细胞免疫功能受损而在老年患者中难以奏效。在此前研究中，作者发现亚精胺（Spermidine），作为一种随着衰老而减少的生物多胺，通过直接结合和激活羟基辅酶A（CoA）脱氢酶亚基α（HADHA），能够增强脂肪酸氧化（FAO）过程，进而提高线粒体活性和T细胞的杀伤能力，最终改善PD-1疗法对老年小鼠的疗效。但由于亚精胺除了激活FAO之外还有多方面的调控作用，且生物稳定性较差，因此难以进一步开发为治疗用试剂。在本文中，作者报告了一种基于亚精胺的生物正交探针，用其分析亚精胺结合蛋白，以及筛选线粒体脂肪酸氧化的小分子增强剂。在探针设计上，研究人员参考此前SAR的知识，选择在亚精胺的四碳端进行衍生化改造。首先，作者设计了进引入炔基的探针1，用其排除了共价调节蛋白功能的可能性；随后，作者进一步引入双吖丙啶基团，得到探针2，并利用光交联捕捉亚精胺的非共价相互作用蛋白。探针2能够产生浓度依赖性的标记，并且与天然的亚精胺之间有明显竞争作用。对已知靶点HADHA，探针2也能够产生明显的富集效果。接下来，作者使用32个亚精胺类似物小分子分别与探针2进行竞争，通过比较竞争前后对HADHA 的富集水平变化，最终发现化合物13，又被命名为spermimic，在10 μM时即可产生明显竞争，比天然亚精胺的有效竞争浓度降低了10倍以上。与天然亚精胺一致，该化合物也能够激活HADHA。作者使用探针2系统鉴定天然亚精胺以及spermimic的结合蛋白。结果表明，两者均有~140种互作蛋白，其中有121种相同蛋白。GO分析表明上述互作蛋白富集于线粒体、细胞核中。选择选取5个spermimic互作蛋白，并通过探针2竞争标记的策略对相互作用实现了验证。通过测量耗氧率（OCR），作者评估了spermimic对CD8+ T细胞的影响。与亚精胺相似，spermimic增强了备用呼吸能力（SRC），表明其保留了亚精胺增强线粒体生物能的能力。此外，在使用PD-L1 mAb治疗的携带MC38癌细胞幼鼠模型中，亚精胺与spermimic均可增强抗肿瘤活性。为期九周的实验表明，与对照组小鼠相比，使用亚精胺/spermimic治疗的小鼠均有显著提高的存活率。综上所述，本文通过发展亚精胺的生物正交探针，对亚精胺的蛋白靶点进行了系统鉴定，同时寻找到具有更高成药前景的小分子spermimic。原文链接：https://doi.org/10.1021/jacs.3c14615文章引用：10.1021/jacs.3c14615
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