蛋白质的错误折叠或者异常聚集是神经系统退行性疾病的分子基础。最近,Das等人找到了一个新的磷酸酶抑制剂sephin 1。它分子量较小,在模型小鼠中能保护细胞不受蛋白质错误折叠的影响,阻止进行性腓骨肌萎缩和肌萎缩性侧索硬化的病情进展。
异常的蛋白质折叠会导致细胞功能异常,激活一些恢复蛋白质内稳态(proteostasis)的应激反应。这些反应有一个步骤是真核生物翻译起始因子2α(eukaryotic translation initiation factor 2α,eIF2α)暂时磷酸化,抑制蛋白翻译,好让分子伴侣帮助蛋白质折叠。
降压药胍那苄(guanabenz,GBZ)通过抑制蛋白磷酸酶1调节亚基15A(protein phosphatase 1,regulatory subunit 15A,PPP1R15A)基因,延长eIF2α磷酸化过程。尽管在神经退行性疾病模型小鼠中,GBZ能够阻止错误折叠蛋白质聚集,延缓病情进展,但由于对α2肾上腺素能受体有亲和力,它也有副作用。为解决这个问题,Das等人决定找一个能选择性抑制PPP1R15A的小分子。
他们合成了一系列GBZ衍生物,最后选中了一个少了一个氯原子的分子sephin 1。体外细胞予衣霉素处理,诱导内质网应激后,sephin 1能选择性抑制PPP1R15A,延迟eIF2α磷酸化,延迟蛋白质翻译,从而保护细胞不受内质网应激的毒害。而且,sephin 1不会作用于α2肾上腺素能受体,小鼠吃1个月也没有像GBZ那样昏睡和爬不稳的副作用。
随后,他们继
续研究sephin 1能否治好蛋白质错误折叠引起的疾病。首先,取髓鞘蛋白零基因(myelin protein
zero,MPZ)突变小鼠的脊根神经节细胞,予sephin
1处理2周后,髓鞘形成不良改善,内质网应激基因表达减少。另外,让MPZ突变小鼠在28天~61天龄内每日口服2次sephin
1,等到4月龄时就治好了运动障碍。坐骨神经轴突附近的髓鞘厚度恢复,内质网应激标志物水平降低,还没有明显的副作用。
类似地,在家族性肌萎缩性侧索硬化(familial amyotrophic lateral sclerosis,FALS)模型小鼠中,4周~11周龄内每天给药1次就治好了运动缺陷、运动神经元丢失和进行性体重下降。
这些研究都证实磷酸酶的调节亚基有希望成为药物靶点。PPP1R15A抑制剂可能会广泛用于蛋白质错误折叠导致的疾病。(作者:梁星)
参考文献:Nature Reviews 2015;14:386