Wnt (wingless) / β-catenin通路中的小分子抑制剂 | MedChemExpress

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Wnt (wingless) / β-catenin 通路是一条在生物进化中极为保守的信号通路，在细胞的生长分化、组织器官形成以及成体干细胞的维持等方面都起着重要作用，是机体生长发育的重要信号通路之一。在哺乳动物细胞中，Wnt/β-catenin 通路通过一系列胞质蛋白相互作用，使 β-catenin 蛋白在胞质内累积，进而入核传递生长刺激信号。该信号通路一旦出现异常就可能使细胞及生物体的功能产生一定程度的障碍或损坏，进而导致机体肿瘤的发生。目前，Wnt/β-catenin 通路已成为药物发现和开发的主要靶标之一。

研究动态

近期一项研究发现在临床上抗寄生虫和抗菌谱广泛的小分子药物硝唑尼特 (Nitazoxanide，NTZ) (图1a) 能够促进 β-catenin 瓜氨酸化，诱导 β-catenin 降解，抑制 Wnt/β-catenin 通路，并且在小鼠模型上抑制肿瘤生长。该研究阐明了一种全新的抑制 Wnt/β-catenin 信号通路的机制，这将为开发具有全新作用机制的抗肿瘤药物提供理论指导。

NTZ抑制了 Wnt/β-catenin 通路在体内和体外的信号传导。NTZ 有效的抑制了被 GSK-3 抑制剂6-溴靛玉红-3′-肟 (6BIO) 激活的 Wnt 信号通路，还抑制了 β-catenin 的靶基因表达，在 NTZ 处理过的 SW480 细胞中，35%的基因，包括 AXIN2，ID2，WNT6，WNT11，CDX2 和 ZNRF3 都被有效的抑制，而且 NTZ 治疗可显著减少小鼠微腺瘤和大腺瘤数目，TNZ 治疗的腺瘤还表现出 β-catenin 明显减少的特征。值得注意的是，NTZ 的治疗并没有显著减少体重或引起正常肠道形态的明显改变。（图1）

图1. NTZ抑制Wnt/β-catenin信号通路（图片来源《Nature Chemical Biology》）

NTZ 能够剂量依赖性的降低 6BIO 刺激的 293FT 细胞和 APC 突变的结肠癌细胞中的 β-catenin 水平。β-catenin 水平降低发生在蛋白水平上，该过程可被蛋白酶抑制剂 MG132 阻断，但没有发现 CTNNB1 mRNA 的减少。随后的实验表明，NTZ 介导的 β-catenin降解是依赖于蛋白酶而与泛素化过程无关。（图2）

图2.NTZ促进β-catenin的降解（图片来源《Nature Chemical Biology》）

PADs 是一类催化蛋白精氨酸残基转变为瓜氨酸残基的酶家族，小分子 NTZ 通过靶向 PAD2，稳定 PAD2 蛋白，增加 PAD2 对 β-catenin 瓜氨酸化，进而抑制 β-catenin 信号通路。（图3）多种研究表明 PAD2 可以阻断 Wnt/β-catenin 通路依赖的细胞的生长，抑制被 Wnt 激活的癌细胞的生长。此外，过表达 PAD2 能有效的抑制 SW480 和 HCT116 细胞中软琼脂克隆的形成，但不能抑制 CTNNB1 基因缺失的 HCT116 细胞中软琼脂克隆的形成。（图4）

图3. NTZ直接靶向的PAD2与β-catenin相互作用使β-catenin瓜氨酸化（图片来源《Nature Chemical Biology》）

图4. PAD2抑制被Wnt激活的癌细胞的生长（图片来源《Nature Chemical Biology》）

M君有话说：

该研究通过筛选发现小分子硝唑尼特（NTZ）可以显著降低 β-catenin 蛋白水平并抑制 Wnt 信号通路活性。并利用化学蛋白组学技术确定肽酰基精氨酸脱亚氨酶2 (PAD2) 是 NTZ 促进 β-catenin 降解的功能靶标蛋白，这将为肿瘤的防治提供新的思路与策略，促进开发药物新适应症。

参考文献：

[1] Qu Y, et al. Small molecule promotes β-catenin citrullination and inhibits Wnt signaling in cancer. Nat Chem Biol. 2018, 14(1): 94-101.