Tyrosyl-DNA phosphodiesterase 1 (TDP1) is a molecular target for the sensitization of cancer cells to the FDA-approved topoisomerase inhibitors topotecan and irinotecan. High-throughput screening of natural product extract and fraction libraries for inhibitors of TDP1 activity resulted in the discovery of a new class of knotted cyclic peptides from the marine sponge Axinella sp. Bioassay-guided fractionation of the source extract resulted in the isolation of the active component which was determined to be an unprecedented 42-residue cysteine-rich peptide named recifin A. The native NMR structure revealed a novel fold comprising a four strand antiparallel β-sheet and two helical turns stabilized by a complex disulfide bond network that creates an embedded ring around one of the strands. The resulting structure, which we have termed the Tyr-lock peptide family, is stabilized by a tyrosine residue locked into three-dimensional space. Recifin A inhibited the cleavage of phosphodiester bonds by TDP1 in a FRET assay with an IC50 of 190 nM. Enzyme kinetics studies revealed that recifin A can specifically modulate the enzymatic activity of full-length TDP1 while not affecting the activity of a truncated catalytic domain of TDP1 lacking the N-terminal regulatory domain (Δ1-147), suggesting an allosteric binding site for recifin A on the regulatory domain of TDP1. Recifin A represents both the first of a unique structural class of knotted disulfide-rich peptides and defines a previously unseen mechanism of TDP1 inhibition that could be productively exploited for potential anticancer applications.

中文翻译：

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Recifin A，Tyr-Lock 肽结构家族的初始例子，是酪氨酰-DNA 磷酸二酯酶 I 的选择性变构抑制剂

酪氨酰-DNA 磷酸二酯酶 1 (TDP1) 是一种分子靶标，用于使癌细胞对 FDA 批准的拓扑异构酶抑制剂拓扑替康和伊立替康敏感。对天然产物提取物和组分库中 TDP1 活性抑制剂的高通量筛选导致从海海绵 Axinella sp. 中发现了一类新的打结环肽。源提取物的生物测定引导分级分离导致活性成分的分离，该活性成分被确定为前所未有的 42 个残基富含半胱氨酸的肽，名为 recifin A。天然 NMR 结构揭示了一个新的折叠，包括一个四链反平行 β-折叠以及由复杂的二硫键网络稳定的两个螺旋转角，该网络在其中一条链周围形成一个嵌入的环。由此产生的结构，我们称之为 Tyr-lock 肽家族，由锁定在三维空间中的酪氨酸残基稳定。在 FRET 试验中，Recifin A 抑制 TDP1 对磷酸二酯键的裂解，IC50 为 190 nM。酶动力学研究表明，recifin A 可以特异性调节全长 TDP1 的酶活性，同时不影响缺乏 N 末端调节域 (Δ1-147) 的 TDP1 的截短催化域的活性，表明 recifin 的变构结合位点A 关于 TDP1 的调节域。Recifin A 代表了第一个独特的结构类多结二硫键肽，并定义了一种以前看不见的 TDP1 抑制机制，可以有效地用于潜在的抗癌应用。由锁定在​​三维空间中的酪氨酸残基稳定。在 FRET 试验中，Recifin A 抑制 TDP1 对磷酸二酯键的裂解，IC50 为 190 nM。酶动力学研究表明，recifin A 可以特异性调节全长 TDP1 的酶活性，同时不影响缺乏 N 末端调节域 (Δ1-147) 的 TDP1 的截短催化域的活性，表明 recifin 的变构结合位点A 关于 TDP1 的调节域。Recifin A 代表了第一个独特的结构类多结二硫键肽，并定义了一种以前看不见的 TDP1 抑制机制，可以有效地用于潜在的抗癌应用。由锁定在​​三维空间中的酪氨酸残基稳定。在 FRET 试验中，Recifin A 抑制 TDP1 对磷酸二酯键的裂解，IC50 为 190 nM。酶动力学研究表明，recifin A 可以特异性调节全长 TDP1 的酶活性，同时不影响缺乏 N 末端调节域 (Δ1-147) 的 TDP1 的截短催化域的活性，表明 recifin 的变构结合位点A 关于 TDP1 的调节域。Recifin A 代表了第一个独特的结构类多结二硫键肽，并定义了一种以前看不见的 TDP1 抑制机制，可以有效地用于潜在的抗癌应用。在 FRET 试验中，Recifin A 抑制 TDP1 对磷酸二酯键的裂解，IC50 为 190 nM。酶动力学研究表明，recifin A 可以特异性调节全长 TDP1 的酶活性，同时不影响缺乏 N 末端调节域 (Δ1-147) 的 TDP1 的截短催化域的活性，表明 recifin 的变构结合位点A 关于 TDP1 的调节域。Recifin A 代表了第一个独特的结构类多结二硫键肽，并定义了一种以前看不见的 TDP1 抑制机制，可以有效地用于潜在的抗癌应用。在 FRET 试验中，Recifin A 抑制 TDP1 对磷酸二酯键的裂解，IC50 为 190 nM。酶动力学研究表明，recifin A 可以特异性调节全长 TDP1 的酶活性，同时不影响缺乏 N 末端调节域 (Δ1-147) 的 TDP1 的截短催化域的活性，表明 recifin 的变构结合位点A 关于 TDP1 的调节域。Recifin A 代表了第一个独特的结构类多结二硫键肽，并定义了一种以前看不见的 TDP1 抑制机制，可以有效地用于潜在的抗癌应用。酶动力学研究表明，recifin A 可以特异性调节全长 TDP1 的酶活性，同时不影响缺乏 N 末端调节域 (Δ1-147) 的 TDP1 的截短催化域的活性，表明 recifin 的变构结合位点A 关于 TDP1 的调节域。Recifin A 代表了第一个独特的结构类多结二硫键肽，并定义了一种以前看不见的 TDP1 抑制机制，可以有效地用于潜在的抗癌应用。酶动力学研究表明，recifin A 可以特异性调节全长 TDP1 的酶活性，同时不影响缺乏 N 末端调节域 (Δ1-147) 的 TDP1 的截短催化域的活性，表明 recifin 的变构结合位点A 关于 TDP1 的调节域。Recifin A 代表了第一个独特的结构类多结二硫键肽，并定义了一种以前看不见的 TDP1 抑制机制，可以有效地用于潜在的抗癌应用。