JACS:南佛罗里达大学蔡健峰、成峰和南京大学胡勇团队利用γ-AA拟肽阻断HIF-1α/p300蛋白质相互作用

多肽螺旋折叠体作为蛋白的一种二级结构，增强了对蛋白水解降解的抵抗力以及高的序列多样性，已经被广泛应用于抑制蛋白质与蛋白质的相互作用（PPI）。然而，天然多肽稳定性较差且细胞渗透能力较弱，极大限制了多肽螺旋折叠体的应用范围。南佛罗里达大学化学系蔡健峰教授团队长期致力于拟肽γ-AApeptides结构的开发与应用。其中，L- 或 D- sulfono-γ-AApeptide可以通过氢键作用而分别形成清晰的左旋或者右旋螺旋结构，具有良好的折叠稳定性和细胞渗透能力，在阻断α-螺旋介导的蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）中展现出了巨大的应用前景（图1）。

图1. L-sulfonyl-γ-AA peptide的结构。A）L-sulfonyl-γ-AA peptide的化学结构。B）L-sulfonyl-γ-AA peptide晶体结构的俯视图。C）L-sulfonyl-γ-AA peptide晶体结构的侧视图。D）L-sulfonyl-γ-AA peptide螺旋支架侧链分布示意图。

近日，蔡健峰教授团队和该校的成峰教授团队与南京大学胡勇教授团队合作成功合成开发了一类可以用于阻断肿瘤细胞内缺氧诱导因子1（HIF-1α）和组蛋白乙酰转移酶p300蛋白之间相互作用的L-sulfono-γ-AApeptide，具有优异的抗肿瘤乏氧活性。据以往研究表明，90%的实体肿瘤长期处于乏氧状态，致使HIF-1α的脯氨酰胺基和门冬酰胺基无法发生羟基化，从而不能通过泛素化过程被分解。而这些未被分解的HIF-1α会频繁的与p300相互作用，从而使癌细胞中的基因转录、表达异常活跃。目前已知的HIF-1α 控的基因的转录就多达40多种，包括促红细胞生成素、葡萄糖转运蛋白、糖酵解酶、血管内皮生长因子和其它基因蛋白产物能增加氧输送或促进缺氧新陈代谢等。因此，阻断HIF-1α和p300蛋白的相互作用已经成为一种非常重要的抗癌靶点。

图2. HIF-1α/p300介导的缺氧诱导基因转录。B) HIF-1α/p300复合物(PDB: 1L3E)的结构和HIF-1α的C-端激活域序列 (776-826)。

在该研究中，作者们设计合成了一系列模拟HIF-1α螺旋C的sulfono-γ-AApeptide。与常规多肽相比，它们具有稳定的左旋螺旋结构，能够在蛋白酶中保持结构稳定性达24小时以上。同时，这些sulfono-γ-AApeptide还具有优异的细胞渗透性，可以快速穿透细胞膜，富集在胞浆内。此外，作者们还通过体外结合实验证明了HC13号样品与p300蛋白的结合能力最强，在细胞内可以与HIF-1α竞争结合p300蛋白，有效地阻断了HIF-1α与p300蛋白的结合，中断了肿瘤细胞中HIF-1α的下游信号通路传递，抑制肿瘤细胞的生长、增殖、转移和复发。这项工作进一步证实了sulfono-γ-AApeptide在制备有效的、细胞渗透性的拟肽试剂上的应用，是一类优异的PPI抑制剂。

图3. A）HIF-1α -螺旋C结合到p300, PDB代码:133e。B）HIF-1α-螺旋C的结构(绿色，关键结合残基以红色突出显示)。C）HC13晶体结构示意图 D）HC13和HIF-1α-螺旋C的结构重叠晶体示意图

该工作最近在JACS 在线发表，南京大学蒋炜博士（南佛罗里达大学访问学者），南佛罗里达大学Sami Abdulkadir博士和赵雪同学为文章的共同第一作者。南佛罗里达大学蔡健峰教授、成峰教授以及南京大学胡勇教授为该文章的共同通讯作者。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Inhibition of Hypoxia-Inducible Transcription Factor (HIF-1α) Signaling with Sulfonyl-γ-AApeptide Helices

Wei Jiang, Sami Abdulkadir, Xue Zhao, Peng Sang, Anastasia Tomatsidou, Xiujun Zhang, Yu Chen, Laurent Calcul, Xingmin Sun, Feng Cheng*, Yong Hu*, and Jianfeng Cai*

J. Am. Chem. Soc., 2023, DOI: 10.1021/jacs.3c06694

导师介绍

蔡健峰团队主页

http://jianfengcai.myweb.usf.edu/ 

https://www.x-mol.com/university/faculty/47852 

胡勇团队主页

https://www.x-mol.com/groups/HU-YONG