MNK激酶小分子抑制剂的设计与合成文献综述

 2023-01-01 21:08:00

ERK(细胞外信号调节激酶)和p38/MAPK(丝裂原活化蛋白激酶)通路在多种生物学过程发挥着重要作用,包括细胞凋亡、自噬以及炎症。其中,MNK激酶(丝裂原活化蛋白激酶相互作用蛋白激酶,MAPK kinase-interacting kinase)能够接受各种细胞以及诱导信号从而发挥多种生理学功能[1]。MNK激酶家族包括MNK1和MNK2,可以通过ERK和p38/MAPK信号通路接收多种细胞外刺激并负责其下游真核转录起始因子eIF4E的磷酸化。MNK1和Mnk2属于丝氨酸/苏氨酸激酶家族,在其编码序列和结构上属于实质性相似激酶,都含有氨基末端激酶碱性氨基酸富集区,可介导其定位;催化结构域相似的丝氨酸/苏氨酸激酶如RSK,ca21 /钙调蛋白(CAM)-依赖性激酶,MAPKAP激酶MAPKAP激酶2和含有保守的MAPK磷酸化位点;在其羧基端有和MAPK结合的结构域。MNK1能够响应与生长因子的治疗活性,紫外线(UV)辐射、丝裂原和应激诱导剂如茴香或山梨醇以及细胞因子如I/II型干扰素(IFN)型,肿瘤坏死因子(TNF)-alpha;,白细胞介素(IL)- 1B等[2]。相反,MNK2显示出更耐抑制ERK活性高的基础p38和这些现象可以在MNK激酶的C-末端结构域的不同部分解释。该激酶的详细研究结果表明,MNK1和MNK2进行剪接后MNK1和MNK2通过转录能够分别产生两个不同的亚型。B亚型缺乏约束力的C-末端结构域,因此MAPK活性独立。B亚型也缺乏核出口序列的同时仍然保持核定位信号,因此MNK1b和MNK2b优先定位于细胞核,在PML小体也包含eIF4E。虽然大多数的MNK蛋白激酶的研究都集中在MNK1a和MNK2a亚型,有证据表明,该剪接异常调节具有重要的生物学功能。剪接因子SF2/ASF可作为多种人类癌症的原癌基因调节MNK2剪接。SF2/ASF过度被证明导致MAPK独立MNK2b亚型的表达增加,而降低SF2/ASF衰减MNK2b的表达[3]。这项研究表明需要更好的规范剪接作为MAPK独立该亚型表达的因素了解优惠具有重要的生物学意义。

MNK 通过对 eIF4E 的磷酸化作用调控相关蛋白的翻译过程,这些蛋白在肿瘤细胞促存活、抗凋亡、促转移和耐药性机制中发挥着重要作用。研究表明,在前列腺癌、乳腺癌、胰腺癌、肺癌、胶质瘤、白血病等多种肿瘤细胞中都能够检测到以 p-e IF4E 水 平 上 调 为 标 志 的 MNK 过 度 激活[4]。此外,在大鼠成纤维细胞中,NIH-3T3和eIF4E的高表达能够导致肿瘤转化。MNK激酶主要负责eIF4E磷酸化,该激酶和磷酸化eIF4E可能具有重要的癌症生物学中的作用。采用快速过继转移策略的小鼠模型实验表明MNK1组成活性增加eIF4E的磷酸化促进淋巴瘤通过阻止细胞凋亡和/或通过上调的抗凋亡Mcl-1 mRNA翻译。小鼠胚胎成纤维细胞有针对性的缺失MNK1和MNK2耐对Ras介导的转化。特异性PTEN缺失的T细胞能够导致淋巴瘤MNK1和Mnk2延迟肿瘤和淋巴瘤的模型与eIF4E的磷酸化没有[5]。此外,基因敲除小鼠表达突变的eIF4E(S209A)不能酸化的是抗致癌的。c-Myc和组成型活性的转化Ras。此外,敲除小鼠具有抗药性PTEN诱导前列腺癌发生率降低与肿瘤发生有关的蛋白质的表达,如血管内皮生长因子(VEGF)与基质金属蛋白酶3(MMP3)。此外,磷酸化eIF4E呈正相关与进展的人前列腺癌。其他研究表明对该活性的抑制作用,从而降低在eIF4E的磷酸化强烈衰减多聚核糖体的招聘终端oligopyrimidine信使RNAs(顶基因)和表达减少的结果前列腺增生相关基因癌症[6]。MNK激酶过度表达在胶质母细胞瘤而在减毒的MNK激酶的抑制作用研究细胞生长和对雷帕霉素的敏感性增加。此外,对该活动被发现的抑制减弱涉及基因子集的mRNA翻译在转化生长因子beta;(TGFbeta;)信号转导中的作用,信号转导的调节和诱导的细胞周期逮捕。多核糖体mRNA的微阵列分析揭示了MNK激酶在介导中的重要作用SMAD2的mRNA翻译[7]。重要的SMAD2表达与Mnk1正相关,表达人类胶质母细胞瘤患者和Mnk1被发现在介导TGFbeta;中起重要作用,诱导细胞运动。MNK1和MNK2的磷酸化升高,在Her-2过度表达的乳腺癌和抑制Mnk活性可以减弱软琼脂的生长。抑制MNK活性在乳腺癌细胞系中发挥作用,通过下调细胞周期蛋白的表达来抑制cyclin D1,磷酸化eIF4E的目标之一。在乳腺癌细胞系中,整合素alpha;6b4相互作用导致M38激酶参与p38和p38Erk依赖性方式并增强VEGF mRNA翻译。MNK激酶也被称为在血液学中起作用恶性肿瘤。急性髓性白血病(AML)往往表征不同的融合解释白血病转化的蛋白质。另一项最近的研究表明慢性粒细胞白血病(CML)患者表现出爆发性危机的特征在于增强的MNK-eIF4E磷酸化从而导致beta;-连环蛋白增加蛋白质合成及其核易位和核转录活化[8]。这些结果表明,抑制的MNK激酶可能具有潜在的抗白血病特性。由于MNK激酶在肿瘤形成过程中发挥的重要作用,MNK抑制剂在临床应用中将会有非常广阔的前景。

一.参考文献

[1] ROUX P P, BLENIS J. ERK and p38 MAPK-activated protein kinases: a family of protein kinases with diverse biological functions [J]. Microbiology Molecular Biology Reviews Mmbr, 2004, 68(2): 320.

[2] JOSHI S, SHARMA B, KAUR S, et al. Essential role for Mnk kinases in type II interferon (IFNgamma) signaling and its suppressive effects on normal hematopoiesis [J]. Journal of Biological Chemistry, 2011, 286(8): 6017-26.

[3] PARRA J L, BUXAD M, PROUD C G. Features of the catalytic domains and C termini of the MAPK signal-integrating kinases Mnk1 and Mnk2 determine their differing activities and regulatory properties [J]. Journal of Biological Chemistry, 2005, 280(45): 37623-33.

[4] CHRESTENSEN C A, SHUMAN J K, ESCHENROEDER A, et al. MNK1 and MNK2 regulation in HER2-overexpressing breast cancer lines [J]. Journal of Biological Chemistry, 2007, 282(7): 4243.

[5] WHEATER M J, JOHNSON P W, BLAYDES E P. The role of MNK proteins and eIF4E phosphorylation in breast cancer cell proliferation and survival [J]. Cancer Biology Therapy, 2010, 10(7): 728-35.

[6] ALTMAN J K, GLASER H A, JOSHI S, et al. Negative Regulatory Effects of Mnk Kinases in the Generation of Chemotherapy-Induced Antileukemic Responses [J]. Molecular Pharmacology, 2010, 78(4): 778-84.

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