介绍一篇发表在Nature上的文章“Mutant-selective AKT inhibition through lysine targeting and neo-zinc chelation”，通讯作者是来自加州大学旧金山分校的Jack Taunton，其主要研究方向是通过开发共价抑制剂研究癌症和自身免疫病相关的信号通路。
致癌激酶AKT1在PI3K-AKT-mTOR信号通路中占据中心节点，在正常细胞中处于自身抑制状态；而在癌症中常常因为AKT1基因突变而发生该信号通路的上调从而驱动细胞增殖，因而使其成为药物开发的重要靶标。最常见的致癌性AKT1突变是17位谷氨酸变为赖氨酸（E17K），该位置的电荷倒置导致其对代谢配体PIP2（磷脂酰肌醇-（4,5）-二磷酸）的结合亲和力增加，从而刺激 AKT1（E17K）的病理性过度激活。目前已有的临床阶段的AKT抑制剂一般结合在激酶活性位点或激酶结构域（Kinase domain）和pleckstrin同源结构域（PH domain）界面形成的变构口袋，但在AKT 家族（AKT1、AKT2、AKT3）中，这些结合位点具有高度相似性，使选择性靶向AKT1存在很大困难。在本文中，作者尝试基于此前研究者开发的变构抑制剂ARQ092开发针对AKT1（E17K）的选择性共价抑制剂。计算建模结果可见，ARQ092与突变的赖氨酸位点距离仅8 Å左右，作者想到很可能通过含该结构支架的亲电水杨醛捕获K17的ε-胺。作者将原有的咪唑吡啶核心官能化，连接不同的水杨醛基团，通过标记表征获得了亲和力和选择性最好的化合物3，并衍生出了含炔基的探针3-alkyne。基于click反应的荧光胶分析显示，3-alkyne可以在细胞裂解液中高效地标记AKT1（E17K），其效率远高于AKT1（WT）和AKT2（WT），且对AKT1（WT）和AKT2（WT）的标记会被ARQ092竞争抑制，或随洗脱时间增长而发生显著信号下降，证实了该结构对AKT1（E17K）的选择性修饰。在癌细胞模型中也验证了化合物3可以通过抑制AKT信号通路传导降低癌细胞的细胞活力。随后，为了进行活体研究，作者还进一步改进合成了氟代水杨醛化合物4，具有更好的药代动力学和结合停留时间。在荷瘤小鼠中进行药物口服测试时，化合物4可以剂量依赖性地阻断肿瘤生长，且相对于ARQ092，化合物4不会影响小鼠的自身体重和血糖水平。最后，作者获得了 AKT1（E17K）与化合物3复合物的2.2Å分辨率晶体结构，结果显示除了预期中水杨醛-氨基之间形成的亚胺键外还存在额外的密度，暗示着芳基氧和亚胺氮很可能通过激酶结构域loop中的Cys296 和Cys310与金属离子形成四面体配位的结合。最终作者通过计算预测和实验证实了该配位离子为Zn2+，热稳定性实验也验证了该结构相比于无锌离子状态具有更高的稳定性。这一晶体结构的结果也一定程度上解释了，亚胺作为可逆共价抑制基团为何在该复合物中具有较高的稳定性，以及为何化合物3能够区分于WT和旁系同源物选择性地标记AKT1（E17K）。总的来说，本文报道了选择性靶向突变癌蛋白 AKT1（E17K）的共价抑制剂，并证实了该化合物通过芳基氧和亚胺氮与临近的半胱氨酸残基形成四价的锌离子螯合物。原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-024-08176-4
文章引用：10.1038/s41586-024-08176-4
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