导致沙利度胺致畸性的蛋白质的发现 - 沙利度胺引起副作用的拟议机制 -

爱媛大学
东北大学
名古屋大学
V体育
日本医学研究开发机构

背景

　沙利度胺¹⁾是一种药物，半个多世纪前在世界范围内被用作孕妇的催眠药物，但服用它的孕妇所生的胎儿的四肢会产生严重的致畸作用²⁾随后，沙利度胺和沙利度胺衍生物（来那度胺和泊马度胺）被认为对汉森氏病和多发性骨髓瘤有效，是目前用于治疗多发性骨髓瘤等血癌的极其有效的药物，在严格的安全控制下每年花费约1万亿日元。沙利度胺和沙利度胺衍生物（免疫调节药物/IMiD³⁾) 是一种蛋白水解酶 E3 泛素连接酶⁴⁾的组成因子之一cereblon（CRBN）结合，诱导多种蛋白质的降解，从而产生多种药理作用和副作用。
⁵⁾比沙利度胺更有效地作用于 SALL4（参考文献 1）。然而，关于沙利度胺和沙利度胺衍生物引起致畸的机制，许多观点仍不清楚，并且有人提出除SALL4之外还存在致病蛋白。

研究成果

　在本研究中，我们发现了PLZF（早幼粒细胞白血病锌指）作为一种新的参与沙利度胺致畸性的蛋白，并阐明了沙利度胺致畸性的分子机制。通过结合小麦无细胞蛋白质合成系统和 AlphaScreen 方法6)，我们构建了一种检测以沙利度胺依赖性方式与 CRBN 相互作用的蛋白质的方法（图 1，左）。通过对使用小麦无细胞蛋白质合成系统构建的由 1,118 种类型组成的人类转录因子蛋白质阵列进行全面搜索，我们发现 PLZF 是一种以沙利度胺依赖性方式与 CRBN 相互作用的蛋白质（图 1，右）。此外，使用培养细胞的分析表明，PLZF 会被沙利度胺、沙利度胺衍生物和 5-羟基化沙利度胺以 CRBN 依赖性方式降解。接下来，我们在对沙利度胺敏感的动物物种鸡胚胎中进行了PLZF7）的基因敲除实验，结果表明PLZF在鸡胚胎的肢体发育中发挥着重要作用（图2，左）。此外，通过对鸡胚胎施用沙利度胺或5-羟基化沙利度胺，证实虽然鸡胚胎肢芽中PLZF减少，但SALL4却没有减少（图2右）。最后，研究表明，鸡胚胎中过表达 PLZF 可逆转沙利度胺给药引起的成纤维细胞生长因子 Fgf8 和 Fgf10 表达的降低（图 3）。这一发现表明，CRBN 对 PLZF 的沙利度胺依赖性降解直接参与了沙利度胺的致畸性，并强烈表明，在对沙利度胺敏感的物种中，如人类、猴子和兔子，严重的致畸性是由体内代谢酶将沙利度胺代谢为 5-羟基化沙利度胺，以及 SALL4 和 PLZF 蛋白的降解造成的。 4)

　

　

　

涟漪效应

　沙利度胺和沙利度胺衍生物是小分子药物，全球每年的使用费用约为1万亿日元，近年来因其降解靶蛋白的强大药效而备受关注。事实上，针对多种疾病的新型沙利度胺衍生物的开发和临床研究正在积极进行。因此，避免致畸性是开发新型沙利度胺衍生物时的一个重要问题。本研究发现 PLZF 作为与沙利度胺致畸性相关的蛋白质，预计将在未来开发对 SALL4 和 PLZF 影响降低的新型沙利度胺衍生物中发挥重要作用。

关于研究系统和支持

　本研究是与爱媛大学蛋白质科学中心、东北大学生命科学研究生院、名古屋大学生物农业科学研究生院、V体育工学研究科共同进行的研究。
　此外，我们还获得了日本学术振兴会（JSPS）科学研究补助金、创新领域研究“基于数学分析的生物信号转导系统的综合理解”、武田科学基金会和日本医学研究与发展机构（AMED）支持药物发现和生命科学研究的基础设施计划（BINDS）“创建适合使用小麦无细胞系统进行结构分析的复杂蛋白质生产和制备技术以及小分子抗体生产技术”的支持。

论文标题和作者

标题：沙利度胺及其代谢物 5-羟基沙利度胺可致畸
通过 cereblon neosubstrate PLZF
（日文翻译）沙利度胺及其代谢物 5-羟基化沙利度胺通过 CRBN 新底物 PLZF 导致致畸性

作者：Satoshi Yamanaka（爱媛大学）、Hidetaka Murai（东北大学）、Daisuke Saito（东北大学（现九州大学））、Genbu Abe（东北大学）、Etsuko Tokunaga（V体育）、Takahiro Iwasaki（爱媛大学）、Takahashi Hirotaka（爱媛大学）、 Hiroyuki Takeda（爱媛大学）、Takayuki Suzuki（名古屋大学）、Tetsuo Shibata（V体育）、Koji Tamura（东北大学）、Tatsuya Sawazaki（爱媛大学）

已出版杂志：THE EMBO JOURNAL
期刊链接：
发布日期：2021 年 1 月 20 日星期三

联系信息

研究相关

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电话：022-795-3489
邮件：tam[at]tohokuacjp

名古屋大学生物农业科学研究生院
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电话：052-788-6283
邮件：suzukitakayuki[at]jmboxnagoya-uacjp

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术语解释

1) 沙利度胺
　它是一种小分子药物，具有催眠和免疫调节作用，用于治疗血癌，如多发性骨髓瘤和汉森氏病引起的2型麻风反应。

2) 致畸性
致畸性是指药物等某些物质抑制生物体正常发育并引起畸形的性质或作用，与致畸性同义使用。

3) 免疫调节药物/IMiD
　它是沙利度胺及其衍生物的总称，也称为免疫调节剂。它会导致称为 ikaros 和 aeolus 的蛋白质分解，并在世界各地用于治疗多发性骨髓瘤等血癌。

4) E3 泛素连接酶
　一种引起蛋白质泛素化的酶。细胞内泛素化蛋白质被蛋白酶体降解。

5) 氢氧化沙利度胺在第 5 位
　一种沙利度胺代谢物，由各种动物物种（包括人类和兔子）体内的代谢酶 CYP450 产生，这些动物已服用沙利度胺。

6) AlphaScreen 方法
　PerkinElmer 出售的相互作用分析技术。使用两种类型的珠子，与每个珠子结合的两种类型的蛋白质相互作用，使两种类型的珠子靠近并产生化学发光信号。

7) 基因敲除实验
　一种通过减少特定基因的信使RNA量来降低靶蛋白表达水平的方法。

　

　

参考文献

Hirotake Furihata、Satoshi Yamanaka、Toshiaki Honda、Yumiko Miyauchi、Atsuko Asano、Norio Shibata、Masaru Tanokura、Tatsuya Sawasaki、Takuya Miyakawa (2020) 5-羟基沙利度胺 Nat Commun 产生的 IMiD 选择性的结构基础 11: 4578