Cell:双价分子胶连接p300/CBP与BCL6,激活淋巴瘤细胞死亡程序
赖氨酸乙酰转移酶p300和CBP是基因转录的重要调控因子,可催化组蛋白和多种非组蛋白底物乙酰化,并在启动子和增强子区域促进转录。在多种恶性肿瘤中,p300/CBP通过维持增强子和超级增强子活性,支持肿瘤细胞所依赖的致癌转录网络
【1】
。因此,现有药物开发大多尝试抑制或降解p300/CBP,以削弱肿瘤细胞的转录依赖性。
化学诱导邻近
(
CIP
)
则提供了另一种思路。CIP分子能够将原本缺乏稳定相互作用的蛋白拉到一起,从而重新组织
信号转导、蛋白修饰、蛋白降解、染色质调控或转录过程。PROTAC就是其中最具代表性的应用之一
(
详见
BioArt报道:
特别推荐 | PROTAC技术的机遇及挑战
;
Adv Sci丨饶燏团队开发:基于降解的蛋白质分析策略——以雷公藤红素的靶点研究为例
)
。能够在两个蛋白之间促进协同性复合物形成,并利用新生复合界面增强结合的化合物,通常被称为分子胶
(
详见
BioArt报道:
Nature亮点丨抑制剂变“分子胶水”,降解皆有可能
)
。不
过,目前将p300/CBP重新导向特定染色质位点的治疗性CIP仍较少,既往方法往往依赖外源蛋白标签、转基因表达或较大的DNA结合模块,临床转化受到限制。
弥漫性大B细胞淋巴瘤
(
DLBCL
)
是最常见的
非霍奇金淋巴瘤
,其分子特征高度异质。转录抑制因子BCL6是生发中心B细胞反应的核心调控蛋白,可
抑制
DNA损伤应答、细胞周期停滞、分化和凋亡基因,使B细胞在快速增殖过程中保持存活。然而,BCL6在约40%—60%的DLBCL中发生异常调控,使这一生理程序转化为肿瘤细胞持续生存的重要基础。
针对BCL6的传统策略主要是抑制其功能或诱导其降解,但这些方法仍属于“去除致癌因子”的思路。此前开发的转录/表观遗传CIP
(TCIP)
可将BRD4、CDK9等转录延伸因子重新导向转录抑制因子BCL6,使BCL6转而激活促凋亡通路并杀伤癌细胞,其功能获得性机制不同于传统的BCL6降解剂和抑制剂
【2】
。
近日,
斯坦福大学
Gerald R. Crabtree
、
Nathanael S. Gray
和
Stephen M. Hinshaw
团队,与美国MD Anderson癌症中心
Michael R. Green
团队等合作
在
Cell
杂志在线发表了题为
A bivalent molecular glue linking lysine acetyltransferases to oncogene-induced cell death
的研究文章。
该研究
构建了双价分子胶TCIP3,使p300/CBP与致癌转录抑制因子BCL6形成协同性三元复合物。TCIP3将部分p300/CBP重定向至BCL6占据的染色质位点,促进局部乙酰化并重塑淋巴瘤转录网络,以亚纳摩尔浓度抑制BCL6高表达淋巴瘤细胞,并在
小鼠移植瘤模型
中显示出显著的肿瘤清除活性
。

作者首先将识别BCL6 BTB结构域的配体,与结合p300/CBP溴结构域的配体通过不同连接臂组合,构建了一系列KAT-TCIP分子。初筛获得的MNN-02-155能够激活BCL6控制的报告基因。其三元复合物晶体结构显示,该分子同时结合BCL6和p300,并促使两种蛋白形成新的复合界面。值得注意的是,这一界面并不依赖蛋白发生明显构象变化,而是由少数机会性形成的氢键和形状互补作用稳定。新增接触面积不足两个结构域表面积的3%,却足以增强三元复合物的协同性。对p300界面残基进行突变后,协同性明显下降,说明其
主要来自KAT-TCIP几何构型诱导的新生蛋白—蛋白接触,而非配体结合口袋的构象可塑性
。
随后,作者通过连接臂刚性化、结构对接和分子动力学模拟优化分子构型,获得代表性化合物TCIP3。TCIP3抑制SUDHL5淋巴瘤细胞活性的IC50为0.80 nM,明显强于单独抑制或降解p300/CBP和BCL6。破坏其任一端结合能力或使用游离配体竞争,均可削弱TCIP3活性。生物物理实验进一步显示,
该分子诱导的p300/CBP—TCIP3—BCL6三元复合物具有正协同性
;免疫沉淀-质谱分析则证实,
TCIP3在细胞中选择性促进BCL6与p300/CBP结合
。
TCIP3表现出典型的功能获得性机制。根据
NanoBRET
实验估算,在能够显著杀伤淋巴瘤细胞的浓度下,TCIP3仅占据少部分BCL6;即使细胞只保留一个具有催化活性的EP300或CREBBP等位基因,TCIP3仍能保持活性。其细胞毒性与BCL6蛋白水平相关,而在BCL6较低的白血病细胞、原代人成纤维细胞和非恶性扁桃体淋巴细胞中作用较弱。因此,
TCIP3介导的p300/CBP与BCL6邻近作用是一种强效的功能获得性机制,只需部分结合任一蛋白即可发挥作用,明显区别于蛋白抑制、隔离或降解
。
染色质免疫沉淀测序显示,TCIP3处理后,BCL6结合位点附近的p300信号平均增加约4倍,约80%的p300结合增强区域与BCL6占据区域重叠。TCIP3没有明显改变细胞整体的H3K27ac和
H2BK20ac
水平,却提高BCL6自身及部分邻近染色质的乙酰化。
这种局部重定向同时改变了淋巴瘤细胞的转录网络。一方面,ARID3B、CDKN1B等BCL6靶基因附近获得p300和组蛋白乙酰化,促进细胞周期停滞和凋亡程序;另一方面,生发中心B细胞身份和增殖相关增强子,特别是超级增强子的乙酰化下降,MEF2B、IRF8、SPIB和BCL6等调控网络受到抑制。值得注意的是,这些增强子上的p300占据并未普遍减少。作者据此推测,
TCIP3并非简单地将大量p300/CBP从原有位点“搬走”,而是重定向了部分催化活性
。由于超级增强子高度依赖有限的共激活因子,
少量p300/CBP活性改变便可能扰动对其浓度高度敏感的致癌转录网络
。
在细胞命运层面,
TCIP3迅速降低c-MYC转录和蛋白水平,同时诱导细胞周期抑制因子p27及
PUMA
等促凋亡蛋白
。多种BCL6高表达淋巴瘤细胞均出现G1期阻滞,但凋亡程度存在一定差异。外源表达c-MYC或敲除p27只能部分缓解TCIP3的抗增殖作用,说明其效应并非由单一基因决定,而是来自多个细胞周期停滞和死亡通路的协同重编程。与此前招募BRD4或CDK9的TCIP相比,TCIP3产生了不同的染色质变化、基因表达谱和死亡动力学。这表明,
TCIP的药理作用不仅取决于靶向哪一种转录因子,也取决于将哪一类转录或表观遗传调控因子招募至该转录因子
。
最后,作者评估了TCIP3的体内活性。
小鼠单次腹腔注射后,TCIP3的半衰期约为3.33小时。
在免疫小鼠中,TCIP3可剂量依赖性减少BCL6高表达的生发中心B细胞,而总B细胞数量基本不变。在SUDHL5异种移植瘤模型中,每日两次给予5 mg/kg TCIP3后,肿瘤在治疗第11天达到完全或接近完全清除。主要脏器组织学和血清细胞因子分析未发现明显损伤或系统性炎症。不过,两只荷瘤小鼠在肿瘤清除后出现明显体重下降,提示剂量和安全窗口仍需进一步优化。

综上所述,
这项研究
将分子胶的功能从靶蛋白降解进一步扩展至转录和表观遗传重编程。TCIP3并不消除BCL6或p300/CBP,而是利用BCL6在肿瘤细胞中的高表达和染色质定位,将其转化为招募乙酰转移酶、激活细胞周期停滞和死亡程序的入口
。
其在更多DLBCL亚型及其他肿瘤中的适用性、潜在非组蛋白乙酰化底物、药代和剂量优化以及长期安全性,仍有待进一步研究。
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