综述:BET溴结构域抑制在药物发现中的最新进展与策略
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时间:2025年10月04日
来源:European Journal of Medicinal Chemistry 5.9
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本综述系统阐述了BET(Bromodomain and Extra-Terminal)蛋白作为表观遗传"阅读器"在基因调控和疾病治疗中的核心作用。文章重点分析了BD1/BD2结构域的选择性抑制策略,指出域选择性抑制剂(如BET-BD1/BD2选择性抑制剂)相比泛BET抑制剂在降低毒性、提升疗效方面的优势,并深入探讨了多靶点抑制剂、PROTAC降解剂等前沿方向,为癌症(如AML、三阴性乳腺癌)和炎症性疾病治疗提供新视角。
BET家族蛋白通过其溴结构域(BRDs)识别组蛋白乙酰化修饰,招募转录复合物调控基因表达。该家族包含BRD4、BRD3、BRD2和睾丸特异性BRDT四个成员,均具有两个N端串联溴结构域(BD1和BD2)和一个ET结构域。值得注意的是,BRD4和BRDT还含有独特的C端基序(CTM)。虽然BD1和BD2在BET亚型间具有高度序列保守性,但同一蛋白内的两个结构域同源性较低,这种差异导致其对组蛋白乙酰化位点的识别偏好不同:BD1偏好结合H4K5ac/K8ac双乙酰化位点,而BD2能识别更广泛的乙酰化底物,包括H3K4acK9ac、H3K18acK23ac等模式。
结构研究表明,BD1和BD2的ZA和BC环区序列变异是决定结合选择性的关键因素。BRD4 BD1通过Asn140和Asp144形成稳定极性口袋,而BD2则依赖Asn429和His437通过"Asp144/His437开关机制"实现选择性结合。几何特征上,BD1具有更深的结合空腔以适应带正电荷配体,BD2则凭借BC环的构象灵活性适应多样化的乙酰化底物。这些结构差异奠定了它们不同的生物学功能:BD1主要参与细胞周期调控,而BD2在炎症反应和应激应答中发挥核心作用。
基于BET蛋白在癌症和炎症性疾病中的重要作用,其抑制剂开发已成为药物研究的热点领域。早期泛BET抑制剂(如JQ1、I-BET762)虽在临床前研究中显示抗肿瘤潜力,但存在剂量限制性毒性(DLT)和耐药性问题。近年来,域选择性抑制剂成为突破方向:BD2选择性抑制剂(如ABBV-744)在急性髓系白血病(AML)和三阴性乳腺癌模型中显示优异疗效和安全性,而BD1选择性抑制剂(如GSK789)在炎症性疾病中更具潜力。
创新策略还包括双靶点抑制剂和蛋白降解技术。双特异性抑制剂AZD5153能同时结合同一BET成员的BD1和BD2,显著增强抑制效果。PROTAC降解剂(如ARV825)通过招募E3连接酶诱导BET蛋白降解,不仅阻断溴结构域功能,更彻底消除蛋白的支架作用,在耐药性模型中展现突破性疗效。
PROTAC技术为BET抑制提供了新维度。与传统抑制剂相比,BET-PROTACs具有事件驱动型药理特性,可实现亚化学计量浓度的蛋白降解,且作用更持久。分子设计中的关键要素包括:BET配体选择(如JQ1、OTX015)、E3连接酶配体(常用VHL或CRBN)以及连接链优化。值得注意的是,基于CRBN的BET-PROTACs如dBET1显示对BRD4的高选择性降解,而基于VHL的MT1则能同时降解BRD2/3/4。
这类分子还展现出独特"钩状效应":低浓度时高效降解,高浓度时因形成无效三元复合物反而降低效率。最新研究还发现某些BET-PROTACs能诱导免疫原性细胞死亡,通过激活cGAS-STING通路增强抗肿瘤免疫应答,为联合免疫治疗提供新思路。
BET靶向治疗正从泛抑制向精准调控转变。域选择性抑制剂通过精细化调控转录程序,显著改善治疗窗口;双靶点策略和PROTAC技术则通过协同作用克服耐药性。未来研究需关注几个关键方向:一是开发具有组织特异性的靶向递送系统,二是探索BET蛋白与非编码RNA的相互作用网络,三是建立基于生物标志物的患者分层策略。同时,需警惕长期蛋白降解可能带来的脱靶效应和耐药机制演变。随着化学蛋白组学等技术的进步,下一代BET therapeutics有望在精准表观遗传治疗领域实现重大突破。
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