高活性高选择性 PAK4 抑制剂的发现

P21 活化蛋白激酶（p21-activated protein kinase, PAK）作为一类保守的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，是 Rho 家族中的小 GTP 酶 CDC42 及 Rac1的效应蛋白，介导其下游信号通路的转导。 PAK4 是 PAKs 中的一员，当 PAK4 表达异常时，细胞发生癌变。Wang C 等研究表明[1]，PAK4 在肺癌、结肠癌、前列腺癌、胰腺癌和乳腺癌细胞中的表达含量远远高于正常细胞，对肿瘤的发生、发展、侵袭和迁移产生重要影响。因此，PAK4 抑制剂的开发是多种肿瘤治疗行之有效的策略之一。

Hao C 等[2], 基于药物的结构，设计并合成了一系列氨基喹唑啉类 PAK4 抑制剂，同时对该系列化合物进行选择性和药代动力学性质优化，获得了一个高活性高选择性的 PAK4 抑制剂 31（CZh226）。它对 PAK4 的 Ki 值为 9 nM，对多种激酶表现出优秀的选择性，其中对 PAK1 的 Ki 值为 3112 nM，选择性差异达到了 346 倍。多种优秀的药效和药代动力学参数使得化合物 31 被选做先导化合物，进一步进行抗癌药物的开发。（图1）

图1. 化合物 31 的结构式（图片来源：《J. Med. Chem.》）

研究者随后探究了 PAK4 与化合物 31 的作用模式，共晶复合物结构显示，化合物 31 的氨基吡唑与 Glu396 和 Leu398 形成氢键并相互作用，环丙基与 Met395 和Val335 形成了很强的疏水相互作用， NH 与 Asp458 的羧基形成氢键作用，Asp444 的羧基通过诱导分子的构象变化进而与 NH 形成静电作用。而化合物 31 与 PKA1 的预测结合模式显示，氨基酸残基 Asp407 侧链发生位移，从而难以与 NH 形成静电作用。此外，化合物 31与 PKA4 对接打分优于其与 PKA1 的对接打分，这些结果与体外选择性实验结果一致。（图2）

图2. （A，C）PAK4 与化合物 31 的共晶结构（PDB：5XVG）；

（B，D）PAK1与化合物31的预测结合模式（图片来源：《J. Med. Chem.》）

激酶谱实验显示，化合物 31 在 0.1 μM 和 1.0 μM 浓度下对多种激酶具有很好的选择性。其中，在 0.1 μM 的筛选浓度下对 PAK4 产生超过80%的抑制（PAK4 IC50=0.0111 μM），这可能是由于化合物 31 与 PKA4 蛋白的 DFG 模块在空间上可以更好的结合。（图3）

图3. 化合物 31 在 0.1 μM 和1.0 μM 下对 54 个激酶的选择性（图片来源：《J. Med. Chem.》

通过细胞实验进一步评价化合物 31 对 PAK4 的抑制作用。首先采用非小细胞肺癌细胞株 A549 来评价化合物的抗增殖作用。其次，采用 HEK-293 细胞（人类胚胎肾 293 细胞）和生长不依赖于 PAK4 的 NCI-H460 细胞株（人类大细胞肺癌细胞）来评价化合物的潜在脱靶效应。结果显示，化合物 31 对 A549 细胞（图 4A）具有中度的抗增殖活性，这一相对较低的细胞生长抑制活性结果表明，PAK4 可能不是这些癌细胞增殖的“驱动力”。随后使用划痕法和 Transwell 法评估化合物 31 对肿瘤细胞迁移和侵袭的影响，未给药的 A549 细胞在划痕后的 2天内，大部分的划痕部位都被填满了，而给予一定剂量的化合物 31 后则显著抑制了伤口愈合（图 4B）。这一结果表明化合物 31 可显著抑制 A549 细胞迁移和侵袭（图 4C）。与此相反，NCI-H460 和 HEK-293 细胞迁移和侵袭的减少并不明显，这表明化合物 31 对细胞活性的抑制是通过抑制 PAK4 而产生的。（图 4）

图4. 化合物 31 通过抑制 PAK4 激酶活性调节下游信号通路来抑制 A549 的迁移和入侵

（图片来源：《J. Med. Chem.》）

小M 的小思考：

PAK4 作为一种有潜力的药物开发靶点，其抑制剂的开发为治疗相关的癌症提供了新思路。截至目前，PAK4 的抑制剂数量很少，且多数抑制剂的活性不理想。目前已经进入临床阶段的小分子抑制剂有 KPT-9274 和 PF-3758309，其具有良好的 PAK4 抑制效果和药代动力学性质。本文发现了一个新型、强效高选择性的 PAK4 抑制剂 31（CZh226），它通过抑制 PAK4 激酶活性，调节 PAK4 的下游信号通路，抑制了A549 肿瘤细胞的迁移和入侵，是一个有潜力的先导化合物，可用于进一步抗癌药物的开发。

Reference：

[1] Wang C, et al. Oncogenic PAK4 regulatesSmad2/3 axis involving gastric tumorigenesis. Oncogene.2014 Jun 26;33(26):3473-84.

[2] Hao C,et al. Structure-Based Design of 6-Chloro-4-aminoquinazoline-2-carboxamideDerivatives as Potent and Selective p21-Activated Kinase 4 (PAK4) Inhibitors. J.Med. Chem., 2018, 61 (1), 265–285.

相关产品：

KPT-9274

KPT-9274 是有口服活性的 PAK4 /烟酰胺磷酸核糖基转移酶 (Nampt) 抑制剂，IC50 值分别为小于 100 和 125 nM。

FRAX1036

FRAX1036 是一种 PAK抑制剂，对 PAK1，PAK2 和 PAK4 的 Ki 值分别为 23.3 nM，72.4 nM 和 2.4 μM。

PF-3758309

PF-3758309 是一种有效的 PAK 抑制剂，能够抑制 PAK4 的活性，IC50 值为1.3 nM。

高活性高选择性 PAK4 抑制剂的发现相关推荐

ACS Catal：导向基和配体协同促进的炔烃高选择性反式氢化乙酰氧基化反应
炔烃作为一类基本原料在有机合成化学中占据重要的地位,其中炔烃的双官能团化反应可以非常高效地实现不同取代烯烃的合成.伴随着过渡金属催化反应方法学的发展,到目前为止已经能够实现C-C/C-X杂原子键的多取 ...
高嘌呤食物搜索引擎_“高嘌呤”的食物已发现，尿酸高的人，要尽量挑着吃！...
导语:在我们的生活中又出现了一种现象,越来越频发,也是越来越倾向于年轻化,那么就是高尿酸,现在高尿酸已经被列为了我们国家的第四高,身体内的嘌呤含量是一部分,那么另一部分也是来源于我们平时摄入的食物,所 ...
带通滤波器c5000汇编语言,基于SIW技术的高选择性带通滤波器的设计与实现
摘要: 滤波器作为通信系统前端电路不可或缺的组件,对于整个通信系统而言,其性能的好坏将直接影响到信号的接收,发射以及传播.而随着整个通信系统的不断发展以及完善,对于各个组件的要求也在不断的提高,滤波器 ...
510758-19-7，5-FAM-Alkyne高选择性和灵敏的荧光生物标记物，可用于标记碱性磷酸酶 (ALP)
英文名:5-FAM-Alkyne CAS:510758-19-7 分子式:C24H15NO6 分子量:413.379 结构式: 密度:1.6±0.1 g/cm3 沸点:709.6±60.0 °C at ...
《炬丰科技-半导体工艺》氮化硅对硅和二氧化硅的高选择性蚀刻
书籍:<炬丰科技-半导体工艺> 文章:氮化硅对硅和二氧化硅的高选择性蚀刻编号:JFKJ-21-636 作者:炬丰科技摘要描述了一种从硅和二氧化硅中去除氮化硅层的高选择性干法刻蚀工艺, ...
一种高选择性和灵敏的荧光生物标记物，可用于标记碱性磷酸酶 (ALP)，5-FAM-Alkyne，510758-19-7，荧光生物标记物
[中文名称]5-羧基荧光素-炔烃 [英文名称] FAM alkyne,5-isomer,5-FAM alkyne [结构式] [CAS号]510758-19-7 [分子式]C24H15NO6 [分 ...
蛋白对接_JCIM | 金属蛋白分子对接程序哪家强？七种对接程序的基准测试
金属蛋白复合物基准测试数据集在基于结构的药物设计研究领域,分子对接程序发挥了非常重要的作用.目前,已有超过70个对接程序可供使用.针对具体的研究体系,如何合理的选择适合的对接程序是每个研究人员都要面 ...
拓臻生物任命Senthil Sundaram为首席执行官、Mark Vignola, Ph.D.为首席财务官、Erin Quirk, M.D.为总裁
加州福斯特城--(美国商业资讯)--拓臻生物(Terns Pharmaceuticals, Inc.)是一家生物制药公司,专注于开发治疗肝病的同类最佳单药和联合用药.公司今天宣布,任命Senthil ...
直追PD-1，癌症免疫新靶点CSF-1R药物研究进展综述
免疫疗法是一种治疗恶性肿瘤的针对性方法,已展现出了巨大潜力,其原理为用自身免疫系统对抗肿瘤细胞.免疫治疗包括单克隆抗体类免疫检查点抑制剂.治疗性抗体.细胞治疗等,具有卓越的疗效和创新性.以PD-1.P ...

高活性高选择性 PAK4 抑制剂的发现

高活性高选择性 PAK4 抑制剂的发现相关推荐

最新文章

热门文章