[发明专利]自噬的小分子诱导剂

说明书

Beclin‑1/Bcl‑2蛋白‑蛋白相互作用的小分子干扰物诱导自噬，因此可用于治疗自噬的刺激(诱导)在治疗上有用的多种适应症，包括癌症、传染(包括寨卡病毒)免疫、神经变性、寿命。

本发明是在美国国立卫生研究院(NIH)授予的授权号为U19-AI109725的政府支持下完成的。政府拥有本发明的某些权利。

简介

大自噬(以下称为自噬)是分解代谢途径，细胞借助该途径，通过称为自噬体的双膜结构隔离不需要的或受损的细胞蛋白质或细胞器。该过程由一组进化保守基因，自噬相关(ATG)基因介导^1-2，所述基因在自噬体膜的成核、自噬膜的延伸、细胞质成分的隔离、双膜的封闭、与溶酶体的融合以及被隔离的内容物的降解中起作用。

自噬在细胞存活和应激适应、³代谢、⁴发育、^5-6免疫、⁷蛋白和细胞器内稳态⁸以及防止衰老⁹方面起着重要的生理作用。此外，一些证据表明自噬和哺乳动物疾病之间存在联系，所述疾病包括糖尿病、感染、癌症、神经退行性疾病和衰老。^3，9-10小鼠自噬的全身或组织特异性遗传破坏导致多种病理，包括组织异常、异常的炎症、免疫力受损、神经变性以及肿瘤发生的易感性。¹¹在人类中，自噬基因的突变或多态性与感染、癌症、炎性疾病、哮喘、脑瘫、额颞叶痴呆、肌萎缩性侧索硬化症(ALS)、亨廷顿舞蹈病和帕金森氏病的易感性相关。^11-14此外，小鼠中的功能获得性突变或自噬基因的强制表达具有有益的作用，包括新陈代谢和组织功能改善、延长寿命、神经保护和肿瘤发生减少。^11，15-19因此，自噬诱导剂的开发为临床医学中的某些疾病的预防和/或治疗提供了一种治疗方法。^11，20-22

已知几种目前在临床试验或临床使用中的药物诱导自噬^11，23；然而，这些药物的作用是多效的，其作用不限于自噬途径。具体而言，许多药物通过调节上游信号传导途径(例如mTOR抑制、AMPK激活、钙通道抑制和cAMP信号传导)来增强自噬，但它们也调节多种下游生物学功能，从而导致可能限制临床效用的非自噬相关的作用。²¹因此，为了使益处最大化并且使毒性最小化，迫切需要一种自噬诱导剂，其选择性靶向自噬执行过程中的限速步骤，而不是上游信号传导。

调节自噬启动的关键机制之一是Bcl-2与Beclin 1的结合，Beclin 1是一种支架蛋白，其是Beclin 1-VPS34 III类磷脂酰肌醇3激酶复合物活性的必要决定因素。^24-25在基础条件下，自噬水平受到Bcl-2(或其相关家族成员Bcl-xL)与Beclin 1结合的限制。响应应激刺激(例如营养素饥饿、^24、26JNK激活、²⁶神经酰胺²⁷或免疫信号传导²⁸)，Beclin 1/Bcl-2复合物的破坏导致体外自噬上调。这种破坏可以通过以下介导：Bcl-2的非结构环的多位点磷酸化，²⁶降低其对Bcl-2的亲和力的Beclin 1的BH3结构域(两亲性α螺旋)的调节磷酸化，^29-30或竞争性破坏Beclin 1/Bcl-2结合的仅有BH3的蛋白。³¹在破坏Beclin 1/Bcl-2结合所需的Bcl-2磷酸化位点具有突变的基因工程小鼠在体内缺乏饥饿和运动诱导的自噬，并且无法体验长期运动训练的有益代谢作用。³²