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染色體重排可導(dǎo)致許多致病性融合蛋白的表達(dá)，進(jìn)而引發(fā)腫瘤、神經(jīng)退行性疾病等。有一些融合癌蛋白是由一種蛋白質(zhì)的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域（DBD）和另一種蛋白質(zhì)的相分離相關(guān)結(jié)構(gòu)域（PS）組成。關(guān)于融合蛋白的致病機(jī)制一直缺乏認(rèn)知，研究針對(duì)融合蛋白的治療性藥物也無(wú)從下手。
近日，清華大學(xué)李丕龍和北京大學(xué)李婷婷團(tuán)隊(duì)合作在Nature Chemical Biology在線發(fā)表了題為“Dissolution of oncofusion transcription factor condensates for cancer therapy"的研究論文，該研究鑒別了大量的PS-DBD融合蛋白，發(fā)現(xiàn)異常相分離可能是這些PS-DBD融合蛋白誘發(fā)癌癥的共同機(jī)制，這也使得小分子藥物調(diào)控異常相分離成為潛在的治療策略。作者還建立了一種高內(nèi)涵篩選方法——DropScan，用于分析、篩選和發(fā)現(xiàn)能夠調(diào)控相分離凝聚物的小分子化合物，有希望為相關(guān)疾病帶來(lái)新療法。
這篇研究一開始，作者首先全面鑒定了大量與癌癥相關(guān)且具有PS-DBD拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的融合蛋白，發(fā)現(xiàn)了多達(dá)1500個(gè)潛在的PS-DBD融合蛋白，并揭示了這些PS-DBD融合蛋白形成異常的相分離凝聚物并影響基因的表達(dá)。作者進(jìn)一步分析了這些融合蛋白的相互關(guān)聯(lián)性，并繪制了融合蛋白的網(wǎng)絡(luò)圖譜。
接下來(lái)研究人員開發(fā)了一種名為DropScan的高通量篩選方法（下圖），試圖尋找調(diào)控異常相分離的潛在方法。
DropScan采用Revvity Opera Phenix高內(nèi)涵系統(tǒng)，使用長(zhǎng)時(shí)程實(shí)時(shí)在線成像模式，動(dòng)態(tài)記錄細(xì)胞內(nèi)相分離的發(fā)生，能夠篩選調(diào)節(jié)相分離凝聚體的化合物。此方法能高通量的動(dòng)態(tài)有效且直接量化小分子對(duì)凝聚體的影響，特別適合用于高通量的化合物篩選。下圖詳細(xì)展示了DropScan篩選流程和篩選結(jié)果。
最終，研究者利用DropScan方法成功地篩選到幾種能夠溶解FET-ETS融合蛋白凝聚體的候選化合物。下圖展示了兩個(gè)化合物L(fēng)Y283519和SB743921的動(dòng)態(tài)分析結(jié)果和結(jié)構(gòu)圖：
LY2835219是一款口服的CDK4/6抑制劑，成藥潛力巨大，因此，作者也進(jìn)一步分析了它的效果，發(fā)現(xiàn)它能夠有效溶解FET-ETS凝聚體，減少了凝聚體的數(shù)量，并成功逆轉(zhuǎn)了靶基因的異常表達(dá)。比如，作者用五種CDK4/CDK6抑制劑分別處理細(xì)胞，量化凝聚體數(shù)量（下圖a），并且研究了LY2835219在不同濃度下對(duì)凝聚體的影響（下圖b）。作者也通過(guò)Lysotracker Green對(duì)溶酶體染色，觀察LY2835219對(duì)溶酶體的影響（下圖c），并進(jìn)一步的用溶酶體抑制劑Baf-A1處理細(xì)胞，通過(guò)活細(xì)胞成像進(jìn)一步量化溶酶體影響（下圖e）。最終，作者構(gòu)建了一系列突變體評(píng)估了LY2835219在溶解凝聚物方面的特異性，測(cè)試了LY2835219對(duì)以下易發(fā)生相分離的蛋白質(zhì)所產(chǎn)生的凝聚物的影響（下圖g, h）。
在本研究中，所有的影像學(xué)分析都是通過(guò)Revvity Opera Phenix高內(nèi)涵系統(tǒng)完成的，Revvity Opera Phenix高內(nèi)涵系統(tǒng)不僅能完成體外的相分離研究（下圖），也能完成基于細(xì)胞的動(dòng)態(tài)相分離研究，在分析方面，點(diǎn)狀表型統(tǒng)計(jì)即快速又準(zhǔn)確，著實(shí)是一款相分離研究的利器，能夠幫助科學(xué)家們更快更好的完成相分離研究。
參考文獻(xiàn)
Dissolution of oncofusion transcription factor condensates for cancer therapy. Nat Chem Biol. 2023 Jul 3. doi: 10.1038/s41589-023-01376-5.
