Much effort has been devoted to the development of selective inhibitors of the LRRK2 as a potential treatment for LRRK2 driven Parkinson's disease. In this study, we first compare the properties of Type I (GSK3357679A and MLi-2) and Type II (GZD-824, Rebastinib and Ponatinib) kinase inhibitors that bind to the closed or open conformations of the LRRK2 kinase domain, respectively. We show that Type I and Type II inhibitors suppress phosphorylation of Rab10 and Rab12, key physiological substrates of LRRK2 and also promote mitophagy, a process suppressed by LRRK2. Type II inhibitors also display higher potency towards wild-type LRRK2 compared with pathogenic mutants. Unexpectedly, we find that Type II inhibitors, in contrast with Type I compounds, fail to induce dephosphorylation of a set of well-studied LRRK2 biomarker phosphorylation sites at the N-terminal region of LRRK2, including Ser935. These findings emphasize that the biomarker phosphorylation sites on LRRK2 are likely reporting on the open vs closed conformation of LRRK2 kinase and that only inhibitors which stabilize the closed conformation induce dephosphorylation of these biomarker sites. Finally, we demonstrate that the LRRK2[A2016T] mutant which is resistant to MLi-2 Type 1 inhibitor, also induces resistance to GZD-824 and Rebastinib suggesting this mutation could be exploited to distinguish off target effects of Type II inhibitors. Our observations provide a framework of knowledge to aid with the development of more selective Type II LRRK2 inhibitors.

中文翻译：

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II型LRRK2抑制剂对信号传导和线粒体自噬的影响

很多努力致力于开发 LRRK2 的选择性抑制剂作为 LRRK2 驱动的帕金森病的潜在治疗方法。在这项研究中，我们首先比较了分别与 LRRK2 激酶结构域的闭合或开放构象结合的 I 型（GSK3357679A 和 MLi-2）和 II 型（GZD-824、Rebastinib 和 Ponatinib）激酶抑制剂的特性。我们表明，I 型和 II 型抑制剂抑制 LRRK2 的关键生理底物 Rab10 和 Rab12 的磷酸化，并促进线粒体自噬，这是 LRRK2 抑制的过程。与致病突变体相比，II 型抑制剂对野生型 LRRK2 也表现出更高的效力。出乎意料的是，我们发现 II 型抑制剂与 I 型化合物相比，未能在 LRRK2 的 N 末端区域诱导一组经过充分研究的 LRRK2 生物标志物磷酸化位点的去磷酸化，包括 Ser935。这些发现强调，LRRK2 上的生物标志物磷酸化位点可能报告了 LRRK2 激酶的开放与封闭构象，并且只有稳定封闭构象的抑制剂才会诱导这些生物标志物位点的去磷酸化。最后，我们证明了对 MLi-2 1 型抑制剂具有抗性的 LRRK2[A2016T] 突变体也诱导了对 GZD-824 和瑞巴替尼的抗性，这表明可以利用这种突变来区分 II 型抑制剂的脱靶效应。我们的观察提供了一个知识框架，以帮助开发更具选择性的 II 型 LRRK2 抑制剂。这些发现强调，LRRK2 上的生物标志物磷酸化位点可能报告了 LRRK2 激酶的开放与封闭构象，并且只有稳定封闭构象的抑制剂才会诱导这些生物标志物位点的去磷酸化。最后，我们证明了对 MLi-2 1 型抑制剂具有抗性的 LRRK2[A2016T] 突变体也诱导了对 GZD-824 和瑞巴替尼的抗性，这表明可以利用这种突变来区分 II 型抑制剂的脱靶效应。我们的观察提供了一个知识框架，以帮助开发更具选择性的 II 型 LRRK2 抑制剂。这些发现强调，LRRK2 上的生物标志物磷酸化位点可能报告了 LRRK2 激酶的开放与封闭构象，并且只有稳定封闭构象的抑制剂才会诱导这些生物标志物位点的去磷酸化。最后，我们证明了对 MLi-2 1 型抑制剂具有抗性的 LRRK2[A2016T] 突变体也诱导了对 GZD-824 和瑞巴替尼的抗性，这表明可以利用这种突变来区分 II 型抑制剂的脱靶效应。我们的观察提供了一个知识框架，以帮助开发更具选择性的 II 型 LRRK2 抑制剂。