推荐一篇发表在Nat. Chem. Biol.上的论文，题目为“Depletion of creatine phosphagen energetics with a covalent creatine kinase inhibitor”，通讯作者是来自斯坦福大学的Nathanael S. Gray 教授以及来自哈佛医学院的Edward T. Chouchani教授。Nathanael S. Gray 教授主要致力于研究激酶功能的调控；Edward T. Chouchani课题组主要专注于使用化学蛋白质组学技术，解析细胞信号通路与细胞生理过程。这项工作利用半胱氨酸定量化学蛋白质组学技术，针对肌酸激酶（CK）中的活性半胱氨酸位点来开发一种选择性的共价抑制剂（CKi），并探索抑制CKs在癌症中的治疗潜力。
磷酸基在ATP和肌酸之间的可逆转移是细胞生物能量学的核心。该反应由四个肌酸激酶（CKs）调控。通过loss-of-function的研究发现，CKs功能的丢失对于高ATP需求的细胞过程影响很大，例如肿瘤的生长以及转移，然而正常的组织细胞并不依赖于CKs生存，因此CKs是一个非常有潜力的治疗靶点。然而，目前还没有开发出有效或选择性的CKs抑制剂。
CKs存在高度保守的活性部位，含有活性所必需的半胱氨酸残基(Cys283)。因此作者推测CKs活性位点Cys可能被含有亲电弹头的小分子选择性靶向。随着半胱氨酸定量化学蛋白质组学方法的发展，使在native的条件下研究活性半胱氨酸位点与小分子结合的反应性与选择性成为可能。这项工作基于作者前期开发的半胱氨酸反应性磷酸探针（CPT），实现了半胱氨酸蛋白质组的深度覆盖与定量，进一步用来筛选靶向CKs 活性Cys283位点的小分子抑制剂。CPT探针包含可富集的磷酸基团、碘乙酰胺的半胱氨酸烷基化反应基团和连接子，对其进行标记后利用IMAC富集半胱氨酸多肽。作者使用了一个商业化的小分子文库，包含含有氯乙酰胺弹头的片段，其筛选流程如上图所示。结果发现小分子CKi共价修饰了两种CK亚型的活性部位半胱氨酸，并在较低的小分子浓度下展示很好的选择性，并通过体外重组、质谱以及IP等实验证明了其共价标记。
接下来，作者通过测定CKi和肌酸激酶B的共晶结构，确定了二者结合方式，一方面发现了CKi与肌酸直接立体竞争从而有效地抑制磷酸转移活性，另一方面以共晶结构为指导进一步进行结构优化，合成了具有更高效力的抑制剂。另外，作者也通过实验证明抑制剂能够迅速和选择性地消耗细胞内的磷酸肌酸，同时该抑制剂能够对特别依赖肌酸激酶生存的白血病细胞产生很强的杀伤能力。总之，本文通过半胱氨酸定量化学蛋白质组学方法开发了肌酸激酶的共价抑制剂，并用于肿瘤的治疗。原文链接: https://www.nature.com/articles/s41589-023-01273-x文章引用: https://doi.org/10.1038/s41589-023-01273-x
目前评论：