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上海中医药栾鑫、陈红专/协和药植所张卫东Adv.Sci.：解析乳腺癌中Nur77-PPARγ的互作模式并获得内源天然多肽抑制剂

来源 2024-05-05 06:00:57 医疗资讯

乳腺癌是女性发病率和死亡率最高的癌症，而乳腺癌的恶性增殖和转移是乳腺癌患者高死亡率的主要原因之一。异常的脂质代谢在乳腺癌的发生发展及转移中发挥着重要的促进作用。临床研究发现，乳腺癌中高表达的过氧化物酶体增殖激活受体γ蛋白（PPARγ）在核内异常结合并降解孤儿核受体蛋白Nur77，持续激活下游脂质摄取相关基因CD36和FABP4的表达，促进乳腺癌细胞对外源脂肪酸的吸收，最终介导其增殖和转移。因此，Nur77-PPARγ相互作用有望成为抑制乳腺癌恶性增殖和转移的新靶标，但由于暂无该对蛋白的互作晶体结构和具体作用模式信息，导致其直接的抑制剂一直未能发现。

2024年4月29日，上海中医药大学交叉科学研究院及曙光医院栾鑫/陈红专团队联合中国医学科学院·北京协和医学院药用植物研究所张卫东团队在Advanced Science杂志上发表了题为In Silico Discovery of Stapled Peptide Inhibitor Targeting the Nur77-PPARγ Interaction and Its Anti-breast-cancer Efficacy的研究论文，该研究考察了Nur77在抑制乳腺癌增殖、脂质摄取和肿瘤进展中的作用，并明确PPARγ对Nur77的负调控功能，提出以Nur77-PPARγ相互作用界面为抑制乳腺癌的新靶点。随后解析了Nur77-PPARγ的优势结合构象和蛋白互作模式，在此基础上发现可直接阻断Nur77-PPARγ互作的首个内源性多肽ST-CY14，从而抑制乳腺癌的脂质摄取并缓解乳腺癌的恶性增殖和骨转移。

【文章要点】

Nur77-PPARγ相互作用：乳腺癌治疗的新靶标

作者通过敲低人乳腺癌细胞中的Nur77基因，发现Nur77的敲低可显著促进乳腺癌细胞的增殖，并导致细胞摄取长链脂肪酸的能力增强（图1a-b），表明Nur77在乳腺癌细胞的增殖和脂质摄取中发挥抑制作用。此外，Nur77的高表达有益于延长乳腺癌术后患者的总体生存时间，而PPARγ表达水平较高的患者预后较差，且PPARγ可负调控Nur77蛋白的表达（图1c）。因此，阻断PPARγ与Nur77的相互作用有望维持Nur77对乳腺癌的抑制功能，成为一种新的抗乳腺癌策略。

Nur77-PPARγ互作模式的预测和解析

为了探索Nur77-PPARγ蛋白相互作用是否可以作为阻断乳腺癌恶性转移的靶标，进而设计抑制剂。作者通过AlphaFold2、MOE、分子对接、分子动力学模拟等计算机模型解析了Nur77-PPARγ的优势结合构象，确定其中相互作用最稳定的Rank 2和Rank 3构象，以此用于设计直接阻断Nur77-PPARγ相互作用的抑制剂（图1d-i）。

图1 Nur77在乳腺癌细胞中的功能以及Nur77-PPARγ相互作用模式的解析

Nur77-PPARγ互作肽类抑制剂的设计合成及活性评价

作者在分析了Rank 2和Rank 3两种构象中Nur77-PPARγ相互作用的热点残基后，截取PPARγ结合Nur77时的关键肽段作为抑制剂，通过分子动力学模拟、能量分解分析、点突变和微量热泳动实验，确定其中的CY14与Nur77的结合力最强（图2）。在此基础上，进一步通过修饰和多肽构象锁定策略显著提高CY14的透膜性、稳定性和活性，得到可高效阻断核内Nur77-PPARγ结合的优选多肽抑制剂ST-CY14（图3）。

图2 Nur77-PPARγ互作肽类抑制剂的设计

图3 CY14的结构优化

接下来作者系统评价了ST-CY14的体内外抗肿瘤作用，发现ST-CY14可剂量依赖性抑制乳腺癌细胞增殖，通过增加Nur77的蛋白含量，降低CD36和FABP4的表达，抑制乳腺癌细胞的脂质代谢、迁移和侵袭能力（图4、5）。在体内，ST-CY14同样能够通过阻断Nur77-PPARγ相互作用，减少乳腺癌细胞的脂质摄取，高效抑制乳腺癌原位异种移植瘤生长和骨转移（图6）。