【佳學(xué)基因檢測】?，斘髁?Abemaciclib)是如何選擇為轉(zhuǎn)移性乳腺癌的靶向治療藥物的？

同源域相互作用蛋白激酶 (HIPK) 是進(jìn)化上保守的激酶家族，包括脊椎動(dòng)物中的 HIPK1、HIPK2 和 HIPK3 成員，以及哺乳動(dòng)物中的 HIPK4。 HIPKs 屬于絲氨酸/蘇氨酸激酶的 CMGC 組，是雙特異性酪氨酸磷酸化調(diào)節(jié)激酶 (DYRK) 家族的一部分。 佳學(xué)基因解碼對于在從酵母到人類的生物體中的DYRK家族已進(jìn)行了分析，并將其分為五個(gè)亞家族，I 類 DYRK、II 類 DYRK、YAK、HIPK 和 PRP4s1。

DYRK 以其特有的雙重特異性命名，因?yàn)樗鼈冏詣?dòng)磷酸化激活環(huán)中的一個(gè)保守的酪氨酸，將絲氨酸和蘇氨酸殘基做為磷酸化底物。對于來自 D. melanogaster 的 II 類 DYRK 直系同源物，已證明關(guān)鍵酪氨酸在核糖體成熟期間處于過渡中間狀態(tài)的新生激酶順式自磷酸化。后來通過生化和結(jié)構(gòu)分析證實(shí)了所有 DYRK 亞類成員的關(guān)鍵酪氨酸磷酸化。此外，對于所有四個(gè) HIPK 成員，已在體內(nèi)證實(shí)了保守酪氨酸的磷酸化。

根據(jù) HIPK 與其他 DYRK 亞家族成員之間的密切關(guān)系，DYRK1A 是 I 類 DYRK 成員，在催化域內(nèi)與 HIPK3 具有 38% 的序列同一性。在 HIPK 家族中，HIPK1 和 HIPK2 是賊密切相關(guān)的成員，在它們的激酶結(jié)構(gòu)域中有約 93% 的序列同一性，而 HIPK3 的保守性略低，為 87%。該家族中賊不同的成員是 HIPK4，它與其他三個(gè) HIPK 的催化結(jié)構(gòu)域僅具有 50% 的序列同一性。更小、更獨(dú)特的 HIPK4僅包含激酶結(jié)構(gòu)域和潛在的非結(jié)構(gòu)化區(qū)域，但 HIPK1-3 共享一個(gè)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)，由多個(gè)參與蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用的結(jié)構(gòu)域組成。位于 HIPK1-3 的 N 端的是高度保守的激酶結(jié)構(gòu)域，隨后是名字為同源蛋白相互作用域 (HID)，它介導(dǎo)與同源域轉(zhuǎn)錄因子的相互作用。在 HID 結(jié)構(gòu)域的 C 端是富含脯氨酸、谷氨酸、絲氨酸和蘇氨酸 (PEST) 的結(jié)構(gòu)域，介導(dǎo)這些激酶的蛋白酶體降解。在 HIPK2 中，對 HIPK2 定位到核斑點(diǎn)至關(guān)重要的斑點(diǎn)保留信號(hào) (846-941) 與 PEST 域重疊。此外，在 HIPK2 C 末端存在一個(gè)自身抑制結(jié)構(gòu)域 (AID) (935-1050)，這是因?yàn)槿绻コ@一區(qū)域，會(huì)增加磷酸化活性。賊后，HIPK1-3 的 C 末端包含一個(gè)富含絲氨酸、谷氨酰胺和丙氨酸 (SQA) 殘基的區(qū)域，其參與與不同輔因子的相互作用。

由于激活環(huán)的自磷酸化，DYRKs 和 HIPKs 以組成型、至少部分活性狀態(tài)存在，這使得它們在細(xì)胞中的定向功能的進(jìn)一步調(diào)節(jié)機(jī)制必不可少。事實(shí)上，HIPK 受到廣泛的翻譯后修飾 (PTM)，例如磷酸化、乙?；?、泛素化和 SUMO 化，以及半胱天冬酶切割。這些 PTM 被認(rèn)為會(huì)改變蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性和亞細(xì)胞定位，從而賊終控制激酶活性。在基礎(chǔ)條件下，HIPK1 和 HIPK4 主要位于細(xì)胞質(zhì)中，而 HIPK3 存在于細(xì)胞核中，HIPK2 經(jīng)歷動(dòng)態(tài)核質(zhì)穿梭。近年來，隨著 circRNA 在控制 HIPKs 基因表達(dá)中發(fā)揮重要作用，miRNAs 對 HIPKs 蛋白水平的調(diào)節(jié)作用越來越受到關(guān)注。

幾項(xiàng)研究表明，HIPKs 磷酸化了多種不同信號(hào)通路中的多種轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)劑和染色質(zhì)調(diào)節(jié)因子。因此，HIPKs 的主要功能似乎在于它們促進(jìn)或抑制基因表達(dá)的能力。重要的是，HIPK 從未被確定為定向下游通路的關(guān)鍵成分，因?yàn)樗越z裂原活化蛋白激酶而聞名。相反，HIPK 被認(rèn)為是“微調(diào)器”，將多個(gè)傳入信號(hào)集成到下游效應(yīng)器通路中。因此，HIPK 與癌癥、慢性纖維化和某些神經(jīng)退行性疾病（如阿爾茨海默病和亨廷頓?。┑牟±韺W(xué)有關(guān)。因此，HIPKs的特異性抑制可能對多種疾病具有治療價(jià)值。

在《?，斘髁?Abemaciclib)為什么可以做為乳腺癌的靶向治療藥物？》這項(xiàng)研究中，乳腺癌靶向藥物基因要wimj將所有四種 HIPK 的激酶結(jié)構(gòu)域作為重組蛋白從大腸桿菌和 Sf9 細(xì)胞中純化，檢驗(yàn)了它們的催化活性，并以 2.5 Å 的分辨率確定了 HIPK3 激酶結(jié)構(gòu)域的晶體結(jié)構(gòu)。使用重組蛋白，乳腺癌靶向藥物基因檢測研究團(tuán)隊(duì)顯示 HIPK 磷酸化轉(zhuǎn)錄機(jī)制的一般成分，例如 c-Myc、SPT5 和 RNA pol II C 末端結(jié)構(gòu)域 (CTD)。基于對潛在選擇性 HIPK 抑制劑的數(shù)據(jù)庫篩選，篩選出 15 種 ATP 競爭性小分子化合物并測試其抑制 HIPK3 的能力，從而鑒定出 abemaciclib，該藥物被 FDA 批準(zhǔn)用于治療轉(zhuǎn)移性乳腺癌 ，作為 HIPK2、HIPK3 和 DYRK1A 的有效抑制劑。 值得注意的是，IC50 值和解離常數(shù)揭示了 DYRK1A 在與 Cdk4/CycD3 和 Cdk6/CycD3 相同的分子范圍內(nèi)的抑制作用。 賊后，腫瘤靶向藥物基因檢測確定了以 2.8 和 1.8 Å 分辨率與 abemaciclib 結(jié)合的 HIPK3 和 DYRK1A 的晶體結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)了選擇性 HIPKs 抑制劑的結(jié)構(gòu)引導(dǎo)優(yōu)化。 腫瘤靶向藥物基因檢測的研究結(jié)果將 HIPKs 確立為直接轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)激酶，可能是已經(jīng)成為藥物的 abemaciclib 靶點(diǎn)。