靶向Myc依赖性癌细胞的设计蛋白MEF与MEF/C93抑制乳腺癌细胞增殖的研究

　　本研究针对由原癌基因MYC过表达驱动的癌症（尤其是乳腺癌）治疗难题，设计出基于Max蛋白bHLHZ结构域的Frankenprotein嵌合蛋白MEF和MEF/C93。该蛋白可特异性结合E-box响应元件（Kd=8 nM），选择性下调Myc靶基因，在MDA-MB-231细胞中表现出1–2 μM的IC50值，显著抑制癌细胞增殖，为蛋白靶向治疗Myc驱动型癌症提供新策略。

　　

在癌症研究领域，原癌基因MYC的过表达是一个极为常见的现象，尤其在乳腺癌中，超过70%的病例存在MYC异常激活。MYC蛋白与转录因子Max（属于bHLHZ家族，即碱性区域/螺旋-环-螺旋/亮氨酸拉链）形成异源二聚体，结合在DNA的E-box响应元件上，进而驱动一系列与细胞增殖、分化和凋亡相关基因的表达。这种异常调控直接导致肿瘤的发生和发展，因此，靶向MYC-Max-E-box通路已成为癌症治疗的重要策略。然而，由于MYC蛋白本身难以直接靶向，研究人员转而探索通过模拟其结合伴侣Max来设计新型抑制剂。

为此，多伦多大学的研究团队在《Journal of Medicinal Chemistry》上发表了一项创新研究，他们设计出两种名为MEF和MEF/C93的“Frankenprotein”（嵌合蛋白），这些蛋白基于Max的bHLHZ结构域，旨在特异性结合E-box，从而竞争性抑制MYC-Max复合物的功能，最终阻断MYC驱动的致癌基因表达。该研究不仅验证了这些设计蛋白的高亲和力和特异性，还证明了它们在选择性抑制Myc依赖性癌细胞增殖方面的显著效果，为开发基于蛋白质的MYC靶向疗法迈出了关键一步。

研究人员主要运用了以下关键技术方法：采用细菌单杂交试验和定量电泳迁移率变动分析（EMSA）验证蛋白与E-box的结合特异性和亲和力；通过定量PCR（qPCR）检测Myc靶基因的表达变化；利用荧光共定位技术观察蛋白的细胞核转运；使用细胞活力测定（如IC₅₀计算）评估蛋白对癌细胞增殖的抑制效果。实验所用细胞系包括Myc依赖的MDA-MB-231和Myc非依赖的MCF-7乳腺癌细胞。

蛋白设计与DNA结合特性

通过模拟Max的bHLHZ motif，研究团队设计了MEF和MEF/C93两种蛋白。细菌单杂交实验表明，这两种蛋白能够特异性结合E-box序列，且不与对照DNA结合。进一步的定量EMSA分析揭示，它们与E-box的亲和力极高，解离常数（K_d）为8 nM，与天然转录因子的结合能力相当，凸显了其设计的高度成功。

对Myc靶基因的下调作用

在Myc依赖的MDA-MB-231细胞中，qPCR结果显示，MEF和MEF/C93处理显著下调了多个Myc靶基因的表达，而在Myc非依赖的MCF-7细胞中则无此效应，证明这些蛋白的作用具有Myc特异性。这一发现表明，设计蛋白能够选择性干扰Myc信号通路，而不影响其他细胞过程。

细胞核定位与细胞内运输

荧光共定位实验证实，MEF和MEF/C93能够有效进入细胞并转运至细胞核，这是其发挥转录抑制功能的前提。该结果为蛋白的细胞内活性提供了直接证据，确保它们能够到达作用靶点——细胞核内的E-box元件。

细胞毒性特异性评估

细胞活力测定显示，在MDA-MB-231细胞中，MEF和MEF/C93的IC₅₀值为1–2 μM，表现出强烈的增殖抑制效果；而在MCF-7细胞中，IC₅₀值约为25 μM，抑制效应显著较弱。这种差异进一步强调了设计蛋白对Myc依赖性癌细胞的特异性靶向能力，且毒性较低，具有良好的治疗窗口。

研究结论指出，MEF和MEF/C93作为新型设计蛋白，能够以高亲和力和序列特异性结合E-box，选择性下调Myc靶基因，并有效抑制Myc驱动型癌细胞的增殖。这些蛋白的核定位能力和细胞毒性特异性凸显了其作为靶向治疗剂的潜力。该研究不仅为解决MYC过表达导致的癌症治疗难题提供了创新方案，而且推动了蛋白基疗法的发展，标志着在Myc驱动癌症治疗领域的重大进展。未来，这类设计蛋白有望成为精准医疗中的重要工具，尤其适用于乳腺癌等Myc高表达癌症的治疗。