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铜配合物类自噬相关蛋白ATG4B抑制剂的发现及机制研究

批准号:
32100610
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
伏园园
依托单位:
学科分类:
细胞衰老、死亡及自噬
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
伏园园

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
ATG4B是调控LC3成熟及去脂化的关键蛋白,在自噬过程中发挥着重要作用。研究表明ATG4B是疾病治疗中的潜在靶点,抑制ATG4B可能成为疾病治疗的新手段。我们实验发现二价铜离子能有效抑制ATG4B的酶切活性,优于文献报道的其他ATG4B小分子抑制剂。但二价铜离子易被螯合,二价铜在体内几乎均以配合物形式存在。因此,铜配合物可能发展成为新型的ATG4B抑制剂。本项目拟在前期ATG4B抑制剂筛选和功能表征(Autophagy,2019)的基础上深入研究。旨在寻找更为高效、专一的铜配合物类ATG4B抑制剂,同时系统阐明铜配合物如何调节LC3去脂化及自噬过程等关键科学问题。本研究为发现新型金属配合物类ATG4B抑制剂,理解ATG4B在自噬通路中的调控机制以及ATG4B在疾病中的作用提供依据,也为以ATG4B为靶点的药物发现提供新思路。
英文摘要
ATG4B is a critical protein in the autophagy process that regulates the priming and delipidation of LC3. Studies have shown that ATG4B could be a promising drug target, and inhibition of ATG4B may serve as a potential therapeutic strategy. We previously found that Cu (II) ions could efficiently inhibit ATG4B activity, which is more potent than other reported ATG4B inhibitors. However, Cu (II) ions are easily chelated and almost all of the Cu (II) exists in the form of complexes in the human body. Therefore, copper complexes may develop into novel ATG4B inhibitors. Based on our previous work on inhibitor screening and functional characterization of ATG4B, we will further find more potent and specific copper complexes as ATG4B inhibitors, and answer the key scientific questions: How does copper complexes affect the activity of ATG4B and the process of autophagy? This study will provide more data for discovering novel metal complexes as ATG4B inhibitors, understanding the key effects of ATG4B in autophagy and diseases, and also offer new insights for ATG4B-based drug discovery.
自噬是真核细胞中的一种溶酶体代谢过程,对于维持细胞稳态及调节细胞物质能量代谢至关重要。目前,抑制自噬已被认为是一种很有前景的肿瘤治疗策略,因此发现适合临床应用的小分子自噬抑制剂具有重要意义。ATG4B是自噬体形成过程中调控LC3成熟及去脂化的关键蛋白。因此,通过调控ATG4B将影响整个自噬的过程。我们前期实验发现二价铜离子能有效抑制ATG4B的酶活性,优于文献报道的其他ATG4B小分子抑制剂,并证明铜离子通过靶向ATG4B而抑制自噬。但二价铜离子易被螯合,提示铜(II)配合物可发展为优良的ATG4B抑制剂。本课题拟在前期ATG4B抑制剂筛选和功能表征的基础上深入研究。旨在寻找更为高效、专一的铜配合物类ATG4B抑制剂。本研究利用荧光共振能量转移法,发现了四个铜配合物类ATG4B抑制剂CuAC、CuBC、CuTC和CuPT。其中,双吡啶硫酮铜CuPT,可以在体外纯蛋白和细胞水平有效抑制ATG4B,值得进一步研究。因此,本课题立足于铜配合物CuPT对ATG4B酶切活性的抑制,探讨了CuPT对ATG4B的调控机制和对细胞自噬的影响,以及CuPT是否具有抗肿瘤活性和抗肿瘤活性的具体机制。我们实验发现,CuPT能抑制ATG4B介导的LC3-II的去脂化处理过程来促进脂化形式LC3-II的聚积。并且,与铜离子类似,CuPT能促进不溶性ATG4B和p62聚集体的形成。此外,我们发现CuPT能通过抑制ATG4B来阻断自噬流。重要的是,CuPT在体外和小鼠异种移植肿瘤模型中都具有良好的抗肿瘤活性。进一步的研究表明,使用雷帕霉素或饥饿EBSS处理能逆转CuPT引起的肿瘤细胞死亡,提示CuPT的抗肿瘤活性可能依赖于其对自噬的抑制。此外,我们发现CuPT可诱导肿瘤细胞发生铜死亡。综上所述,本课题发现了一个有效的铜配合物类ATG4B及自噬抑制剂CuPT,并发现该抑制剂具有良好的抗肿瘤活性。课题的开展为发现新型金属配合物类ATG4B抑制剂,拓宽ATG4B在自噬和肿瘤治疗中的作用,以及铜配合物类抗肿瘤药物的发现提供重要理论基础和实验依据。
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