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染色體重排可導致許多致病性融合蛋白的表達，進而引發(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)的相分離相關結(jié)構(gòu)域（PS）組成。關于融合蛋白的致病機制一直缺乏認知，研究針對融合蛋白的治療性藥物也無從下手。
近日，清華大學李丕龍和北京大學李婷婷團隊合作在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，有希望為相關疾病帶來新療法。
這篇研究一開始，作者首先全面鑒定了大量與癌癥相關且具有PS-DBD拓撲結(jié)構(gòu)的融合蛋白，發(fā)現(xiàn)了多達1500個潛在的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。作者進一步分析了這些融合蛋白的相互關聯(lián)性，并繪制了融合蛋白的網(wǎng)絡圖譜。
接下來研究人員開發(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)，使用長時程實時在線成像模式，動態(tài)記錄細胞內(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態(tài)有效且直接量化小分子對凝聚體的影響，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。下圖展示了兩個化合物LY283519和SB743921的動態(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。比如，作者用五種CDK4/CDK6抑制劑分別處理細胞，量化凝聚體數(shù)量（下圖a），并且研究了LY2835219在不同濃度下對凝聚體的影響（下圖b）。作者也通過Lysotracker Green對溶酶體染色，觀察LY2835219對溶酶體的影響（下圖c），并進一步的用溶酶體抑制劑Baf-A1處理細胞，通過活細胞成像進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估了LY2835219在溶解凝聚物方面的特異性，測試了LY2835219對以下易發(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，所有的影像學分析都是通過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），也能完成基于細胞的動態(tài)相分離研究，在分析方面，點狀表型統(tǒng)計即快速又準確，著實是一款相分離研究的利器，能夠幫助科學家們更快更好的完成相分離研究。
參考文獻
Dissolution of oncofusion transcription factor condensates for cancer therapy. Nat Chem Biol. 2023 Jul 3. doi: 10.1038/s41589-023-01376-5.
