エピジェネティクス
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BPTFのヒストンコード認識を手がかりに、ペプチド–低分子二価阻害剤を設計
- BPTFのPHD–ブロモドメインはH3K4me3とK14アセチル化の組合せを認識し、結晶構造で確認された。両者はシス配置を含め協調的に読み取られる。
- リガンド結合に伴う二つのリーダードメイン間の構造変化を、実験的に初めて示した。
- この知見から、両ドメインを阻害するペプチド–低分子コンジュゲートMJ-1を設計し、PHDフィンガーの標的化しにくさに対処した。
BPTFのブロモドメイン結合剤は多くが追ってきたが成果は限られ、難所はPHDフィンガーのほうだ。ペプチドから親和性を借りる二価設計は現実的な手だが、ペプチド・コンジュゲートは細胞膜透過性のあるリードには程遠い。どちらの半分が活性を担うのか、低分子だけで成立するのかを知りたい。
アダマンタンキャップのインドール系ヒドロキサム酸YP200、HDAC11選択性を肺がんPDXモデルで実証
- 既報リードPB94を出発点に、インドール系ヒドロキサム酸のコア・リンカー・キャップをHDAC11向けに多面的に最適化した。
- 最良化合物YP200は、二級アミンリンカーとアダマンタン表面認識キャップを併せ持つ。
- HDAC11に対し高活性で他のHDACアイソフォームへの選択性も高く、患者由来NSCLC異種移植モデルで腫瘍増殖を抑えた。
ヒドロキサム酸はアイソフォーム間で綺麗に分かれにくく、選択性の主役が嵩高いアダマンタンキャップだという点が気になる。HDAC11の狭いチャネルは、亜鉛結合基よりキャップのサイズを重視するのかもしれない。HDAC11プローブの妥当性をめぐる議論も最近あるので、動態込みのアイソフォームパネルと細胞内標的結合の確認がほしい。
ElevenostatはHDAC11選択的プローブではなく、HDAC6に偏る多重HDAC阻害薬だった
- Elevenostat(JB3-22)を組換えHDACアイソフォームと2種類の直交的HDAC11アッセイで再評価したところ、HDAC11阻害は弱かった。
- HDAC1〜11の全パネルでは、HDAC6とHDAC10およびクラスI酵素への阻害がはるかに強く、HDAC11が最も感受性の低いアイソフォームだった。
- 細胞内でもチューブリンやヒストンのアセチル化上昇と生存率低下が見られ、HDAC6とクラスIの関与と整合するため、この化合物に基づく過去のHDAC11の結論は再解釈が必要だ。
地味だが価値の高い論文だ。HDAC11のツールとして使われてきた化合物が、実はHDAC6に最も強く効く。Elevenostatで報告された表現型は、すべて帰属の見直しが必要になる。阻害薬をプローブとして使う前には、全パネルでの選択性と対照となる不活性化合物が要るという教訓でもある。
GTA182:MTAP欠失腫瘍向けの脳移行性MTA協調型PRMT5阻害薬
- 構造ベース設計と多パラメータ最適化により、MTAP欠失細胞を野生型より強く選択的に抑える三環性アミドGTA182が得られた。
- 低い排出と調整された物性により、有効域に入る非結合型脳内濃度が確保された。
- 経口投与でMTAP欠失異種移植モデルと同所性膠芽腫モデルで腫瘍退縮を示し、第I相でも忍容性は良好で頭蓋内腫瘍の縮小が報告された。
MTA協調型PRMT5阻害薬は競合が多く、差別化の決め手は脳内曝露だ。膠芽腫ではMTAP欠失が多いのに、多くの競合薬は腫瘍に届かない。創薬化学の論文に臨床データまで載るのも珍しい。次に見たいのは、このクラス共通の弱点である血液毒性と、頭蓋内での効果がどこまで非結合型濃度で説明できるかだ。
L2ループに届くHDAC6阻害薬を共結晶構造で設計、肺がん細胞でオートファジーを誘導
- 先行化合物とゼブラフィッシュHDAC6触媒ドメインの結晶構造をもとに、第2世代のHDAC6阻害薬を設計した。
- 2つのリード化合物の共結晶構造でL2ループのS531との相互作用を確認。細胞ではヒストンのアセチル化に明確な変化なく、アセチル化チューブリンが増加した。
- 1化合物はオートファジー経路の活性化を介してA549細胞の2D・3D培養での生存率を低下させ、相分離にも影響した。
アイソフォーム選択性を狙うならL2ループが本命だ。CD2ポケットは保存されているがループは違う。ヒストンが動かずアセチル化チューブリンだけ上がるのは、選択性を信じる前に見たい読み出しだ。ただオートファジーの話に乗る前に、HDAC全体のパネルとPKは確認したい。
チアゾールアミド系PI4KIIIβ/HDACデュアル阻害薬、宿主標的でHCVに挑む
- HCVでは直接作用型抗ウイルス薬への耐性が課題だが、宿主因子PI4KIIIβとHDACのデュアル阻害はこれまで報告がなかった。
- チアゾールアミド系デュアル阻害薬を設計・合成し、評価した。
- リード化合物は両標的に強い酵素阻害を示し、抗HCV活性も確認された。
DAAで大半が治癒する現在、宿主標的のHCV薬は事業面で説明が難しく、PI4KIIIβ/HDACのデュアルは毒性リスクも増やす。マルチターゲット設計としては良い演習だと読むが、治療域が本物と言えるには細胞毒性とキナーゼ選択性のデータがほしい。
ミレパチン由来ハイブリッドがチューブリンとHDAC8を同時阻害、卵巣がんモデルで効果
- 天然物ミレパチンにHDAC阻害薬の主要ファーマコフォアを融合し、チューブリン/HDACデュアル阻害薬を構築した。
- リード化合物6は12種のがん細胞株に広く抗増殖活性を示し、チューブリン重合とHDAC8を阻害。HDAC1、4、6に対してHDAC8選択的だった。
- 卵巣がん異種移植モデルで、良好な安全性とともに腫瘍増殖を抑制した。
HDAC8は定番のHDAC6/クラスIよりも競合が少なく、チューブリン結合部位との組み合わせは機序として筋が通る。ただデュアルハイブリッド特有の懸念は残る。2つの活性が足並みをそろえて伸びることは稀なので、in vivo効果にチューブリン側だけでなくHDAC8阻害も寄与している証拠がほしい。
長く半剛直なリンカーがVHL型HDAC6分解薬を駆動、抗白血病活性を示す
- 固相合成法により、ボリノスタット由来HDAC6 PROTACのVHLリガンド、出口ベクター、リンカーを系統的に変化させた。
- 長く半剛直なリンカーで分解が最も効率的になり、主要化合物はMM.1SおよびMV4-11細胞でHDAC6を優先的に分解した。
- HDAC阻害活性がほぼ同等の非分解性対照は増殖抑制が明らかに弱く、分解そのものが効いていることを示した。
酵素阻害を揃えた非分解性対照は、分解と単なる阻害を切り分ける実験で、結果はPROTACに有利だ。ただボリノスタット類似弾頭では選択性が排他的でなく優先的にとどまる点が弱みで、より高選択的なリガンドに替えれば改善しうる。
スキャフォールドホッピングで2-OG非競合型KDM6B阻害薬を発見、子宮頸がん異種移植で有効
- スキャフォールドホッピングに基づく仮想スクリーニングで、子宮頸がんで高発現するJmjC型脱メチル化酵素KDM6Bに対するジアリールピリミジン-グアニジン系列を見いだした。
- 最適化化合物は酵素阻害活性でGSK-J4に匹敵するが、2-オキソグルタル酸に対して非競合という点で、多くのJmjC阻害薬と作用様式が異なる。
- 酵素レベルではpan-KDM阻害を示したものの、C33A細胞ではH3K27me3を選択的に上昇させ、異種移植腫瘍の増殖を抑えた。
JmjC阻害薬は2-OG結合部位の化学と極性の重さに悩まされがちなので、非競合型の系列は別の出発点になる。酵素段階のpan-KDM活性が細胞でH3K27me3選択性に変わる理由と、グアニジンが膜透過性に与える影響を知りたい。
結合速度論を活用してHDAC2選択的阻害薬KTT-1を発見
- 酵素と阻害薬の結合について熱力学だけでなく速度論も評価することで、HDAC2選択的阻害薬KTT-1(化合物12)を見いだした。
- HDAC2との複合体のX線結晶構造とモデル化合物の量子化学計算から、2-フラニル基が選択性に寄与すると考えられる。
- 細胞では高度に相同なHDAC1よりHDAC2を優先的に阻害して神経突起伸長を促し、ストレス脆弱性マウスでは記憶とうつ様行動を改善した。
HDAC1/2の活性部位はほぼ同一だが、IC50だけでなく滞留時間で選別すれば突破口になる。フラニル基の寄与が結晶構造とQMの両面から裏づけられているのも検証しやすい。細胞でHDAC2優先を示す例は珍しく、脳内曝露を伴うニューロンでの再現を見たい。
ネイティブMSで見えた、PROTACのリンカー長とウォーヘッドが三者複合体に及ぼす別々の影響
- イオンモビリティー、表面誘起解離、可変温度ESIを組み合わせ、2種のBETリガンド(JQ1とI-BET726)と異なる長さのPEGリンカーで作ったBRD4–PROTAC–VCB複合体を調べた。
- 短いリンカーでは複合体がより伸びた形に保たれ、長く柔軟なリンカーでは天然に近い緩んだ構造を取れる。
- JQ1の複合体は衝突でPROTACが脱離しやすく、結合の強いI-BET726の複合体は保持しやすい。融解挙動も異なった。
リンカー最適化は依然として経験頼みなので、構造が複合体界面にどう効くかを別角度で測れるのはありがたい。気相データは溶液中の協同性そのものではなく、これだけで分解薬を順位付けはしないが、細胞での分解活性と並べれば2つのウォーヘッドの挙動の違いを説明する助けになりそうだ。プレプリントなので、査読までは暫定的な結論と見ておく。
p300/CBP創薬:二機能性分解薬は従来型阻害薬を超えるのか
- p300/CBPのブロモドメインと触媒(HAT)ドメインを標的とする低分子阻害薬を総覧し、臨床段階の化合物がどう最適化されたかに重点を置いたパースペクティブ。
- 続いて、PROTACを含む二機能性の近接誘導分子へと研究が移っている流れをたどる。
- この大型・多ドメインの転写コアクチベーターに対し、各モダリティが何をもたらすかを比較している。
p300/CBPは、分解薬が分子量に見合う価値を持つ場面かどうかを試す好例だ。阻害薬では残ってしまう足場機能こそ、分解薬が取り除ける部分である。HATドメインとブロモドメインの最適化の経緯は、扱いにくいクロマチン標的を抱える人に参考になる。ただp300とCBPはほぼ同一なので、分解薬の項はパラログ選択性の点を割り引いて読みたい。
「2-in-1」設計でセレブロンリガンドをHDAC8キャップ部に統合、分解薬を小型化
- 二つのリガンドをリンカーで繋ぐ代わりに、セレブロン結合モチーフをHDAC8阻害薬のキャップ基に組み込み、一つの構造要素で両タンパク質に結合させた。
- 同グループの第一世代分解薬と比べ、分子量が小さく選択性と薬物様性が向上した。
- in vivoでもHDAC8を強く分解する。
PROTACの嵩高さは必要経費として受け入れられがちだが、E3リガンドをウォーヘッドのキャップ部に溶け込ませる発想はそこを正面から突いており、他の亜鉛酵素にも転用できる。気になるのは、共有モチーフがどちらの結合も損なわないか、セレブロンの新規基質選択性に影響しないかだ。in vivoの分解と物性が両立するなら、リンカーレス路線はもっと注目されていい。
A 2-in-1 Strategy for the Discovery of Compact HDAC8 Protac Degraders ↗
LSD1阻害がヌクレオシド類似体治療への反応を調節する可能性
- 本論文は、エピジェネティック酵素LSD1(KDM1A)の薬理学的阻害が、ヌクレオシド類似体治療薬に対する細胞の感受性を調節しうると提唱するパースペクティブ的な総説である。
- 骨髄性悪性腫瘍とウイルス感染症という、ヌクレオシド類似体がすでに標準治療として確立されている2つの疾患領域にまたがる知見をまとめている。
- LSD1により引き起こされるクロマチンおよび転写の変化が薬剤反応性の変化の背景にある可能性を論じ、両分野でヌクレオシド類似体の効果を高めうる併用パートナーとしてLSD1阻害薬を位置づけている。
惹かれるのは、すでに臨床段階のLSD1阻害剤（ボメデムスタット、セクリデムスタットなど）が手元にあること——クロマチンの論理が成り立つなら、併用試験への転用は低コストで早い。ただしこれは二つの文献をつなぐ合わせたPerspectiveであってデータではない。AMLでも抗ウイルスでもDDI管理可能な併用と言い切る前に、LSD1阻害が確かにヌクレオシド類似体の取り込み・組み込みを変えるという機序的な裏付けが欲しい、単なる相関性ではなく。
イミダゾリウムアミノ酸、メチル化リジン・アルギニン残基のバイオイソスターとして提案
- イミダゾリウムアミノ酸は、トリメチルリジン、ジメチルアルギニン、アルギニン側鎖のサイズと電荷を模倣する陽イオン性バイオイソスターとして提案されている。
- メチルリジン「リーダー」ドメインへの結合を評価し、これらの代替残基が天然残基の認識と選択性をどれだけ再現できるかを検証している。
- 細胞アッセイでは、この荷電イソスターが膜を透過できることが示され、SAR解析ではイミダゾリウム環の置換パターンが結合親和性と透過性のバランスに関係し、リーダーリガンドや細胞透過性ペプチドの設計に指針を与える。
非加水分解性のKme3/Rme2ミミックというのは実に厄介な問題を解決してくれる——天然のメチル化ペプチドは脱メチル化酵素で消されるか、アッセイの途中でプロテアーゼに切断され、SARを濁らせる。環の置換基でアフィニティを調整しつつ膜透過性を落とさずに済むなら、これはリーダードメインPPI阻害剤やアルギニン非依存CPPの本物の代替スキャフォルドになる——単なるもう一つの第四級アンモニウムの目新しさではなく、自前のKme3リーダーパネルで試す価値がある。
抗菌薬標的として注目されるTrmD:低分子阻害剤の探索戦略レビュー
- TrmDはヒトに対応する酵素を持たないSPOUTファミリーの細菌tRNAメチル基転移酵素であり、薬剤耐性菌の増加を背景に検証済みの抗菌薬標的として注目されている。
- 本レビューは、フラグメントベース創薬、ハイスループット/バーチャルスクリーニング、クリックケミストリーを用いたダイレクト・トゥ・バイオロジー法、分子ハイブリッド化、プロドラッグ戦略など、TrmD阻害剤探索に用いられた手法を整理している。
- さらに、多様な化学骨格にわたる構造的特徴と構造活性相関(SAR)を統合し、今後の阻害剤最適化の指針を示している。
TrmDにヒトオルソログがないという点こそがこのレビューの本当の価値だ——抗菌薬開発では珍しいほど広い治療域が見込め、オフターゲット毒性を気にせず攻められる。中でも見逃せないのがクリックケミストリー/direct-to-biology路線。全類縁体をフル合成せずに素早くSARを回せる手法で、スキャフォールドが乱立するこの標的が、スペクトラムとPKを両立する候補に到達する前に最も必要としているアプローチだ。
TrmD: A Promising Antibacterial Target and Its Small-Molecule Inhibitors ↗
鉄(II)活性化型コンジュゲートによるHDAC阻害剤パノビノスタットの腫瘍選択的放出
- ヒドロキサム酸系HDAC阻害剤は、メタロ酵素に対する選択性が低く、イソシアネート代謝物に起因する遺伝毒性のリスクも抱えている。
- 本研究では、既報の鉄(II)活性化型コンジュゲートプラットフォームを汎HDAC阻害剤パノビノスタットに適用し、腫瘍選択的なペイロード放出を目指した。
- 多発性骨髄腫の細胞株モデルにおいて、コンジュゲート形態でHDAC活性のケージ化に成功し、バイオイソスター対照化合物では遊離ヒドロキサム酸体に比べ遺伝毒性が軽減された。
- その後の解析で、カルボキシルエステラーゼCES1がパノビノスタット・コンジュゲートの予期せぬタンパク質分解的不安定性(in vitroおよびin vivo)の原因であることが同定された。
- この知見は、ヒドロキサム酸に伴う毒性・変異原性を腫瘍選択的活性化によって軽減するという最終目標に向けた、今後の課題として位置づけられている。
パノビノスタットのヒドロキサム酸をFe(II)トリガーの陰に隠すのは、このケモタイプを悩ませてきたイソシアネート由来の遺伝毒性リスクに対する筋の通った対処法だ。バイオアイソスター対照体がフリー体より遺伝毒性を実際に下げているというデータは、HDAC阻害剤を「より安全」と謳う前に欲しかったものだ。 だが私が食いついたのはCES1の話——コンジュゲートがin vitroでもin vivoでもエステラーゼに分解されるというのは、きれいなMM細胞アッセイだけでは絶対に見えてこない破綻モードだ。これは脚注ではなく、次のイテレーションの設計課題そのもの——CES1認識モチーフを回避する分子設計にするか、直交的なマスキングを追加するかだ。 IND対応パッケージで発覚するより、今この段階で報告されている方がずっとありがたい。この一つのヒドロキサム酸に限らず、Fe(II)活性化ペイロードを作る誰にとっても有用な教訓的データだと思う。
Hsc70動員型分解誘導剤、シャペロン介在オートファジーで標的タンパク質分解を実現
- 研究チームは、Hsc70結合性リガンドと標的タンパク質（POI）のリガンドを連結した二官能性小分子「Hsc70TAC」を開発した。これはPROTACが利用するユビキチン・プロテアソーム経路ではなく、シャペロン介在オートファジー（CMA）を介して標的タンパク質の分解を誘導する。
- この手法は、細胞質タンパク質や細胞膜タンパク質を含む分解可能な標的の範囲を拡大し、プロテアソーム依存型分解剤に伴う耐性リスクへの対応策となる可能性がある。
- BRD4、MDM2、さらに細胞膜タンパク質であるPD-L1など複数のタンパク質クラスにわたり、さまざまな細胞環境下での分解活性が示された。
- BRD4を標的とする先導化合物B-2は良好な薬物動態特性を示し、in vivoでも顕著なBRD4分解を達成し、Hsc70TACモダリティのさらなる開発の可能性を裏付けた。
CRBN/VHLを完全に迂回する分解経路というだけで、ターゲットを問わず注目に値する——CMAによるリクルートはユビキチン・プロテアソーム系の道具立てをそっくり避けるので、PROTACの臨床リードを潰す耐性機構（ネオ基質変異、E3ダウンレギュレーション）とは直交するはずだ。 真っ先に追いたいのはPD-L1の結果だ——LAMP2A輸送を介して膜タンパク質を引き込むというのは、UPS依存型PROTACには構造上不可能な芸当だ。 懐疑的なのはHsc70側のリガンドだ——KFERQモチーフ認識は設計上プロミスキュアスなので、SARを信用する前に選択性とオフターゲットのシャペロンクライアント破壊をきちんと検証する必要がある。B-2のin vivo PKとクリーンなBRD4ノックダウンは、少なくともリンカー合成化学のリスクを下げており、単なる概念実証ではなくプラットフォームとして扱う価値がある。
新たな選択的HDAC4/HDAC7阻害剤、Th17生物学の化学プローブとして登場
- HDAC4とHDAC7は、発現が限定的なクラスIIaヒストン脱アセチル化酵素であり、それぞれ異なる転写機構を介してTh17細胞の分化を促進する重要な制御因子であることが近年明らかになった。
- 研究チームは、クラスIIaスキャフォールドであるTMP269を出発点として、選択的なHDAC4/7阻害剤の新規シリーズを設計・合成した。
- 金属結合部位近傍および疎水性結合領域を対象とした構造に基づく最適化により、効力が向上し、アイソフォーム選択性がより高いアナログが得られた。
- ルシフェラーゼ転写アッセイ、タンパク質結合実験、分子ドッキング解析により、HDAC4とHDAC7それぞれの選択性を規定する異なる構造活性相関が明らかになった。
- 得られた化合物は、Th17生物学におけるHDAC4とHDAC7の個別機能を解明するための化学プローブとなり、炎症性腸疾患(IBD)などTh17が関与する炎症性疾患を標的とした治療薬開発の基盤となる。
クラスIIaのHDACは擬似触媒的で、浅く緩いポケットを持つ厄介な酵素だ。TMP269を出発点にすれば、クラスI/IIbに対する選択性はほぼノーコストで手に入る――本当の勝負はその先、HDAC4とHDAC7を弁別できるかどうかだ。 この二つの触媒ドメインはほぼ同一なので、選択性は亜鉛結合基ではなく、疎水性チャネル内のセカンドシェル/リム残基との接触から生まれるはずだ。だからこそ、金属配位を担うSARと選択性を決めるSARを切り分けるという今回のアプローチは理にかなっているが、実行は決して容易ではない。 プローブとしての完成度は高いと感じる――Th17の表現型をきれいに切り分けるには、効力とパラログ識別能の両立が不可欠だからだ。とはいえ、細胞アッセイの結果を鵜呑みにする前に、膜透過性やオフターゲットのデータは確認しておきたい。 がん領域が主戦場だったHDAC阻害剤開発の中で、Th17/IBDに照準を合わせたのは賢い選択だと思う。汎HDAC阻害の毒性は慢性投与では致命的であり、アイソフォーム限定の作用機序こそが、忍容性のある慢性免疫調節薬に至る唯一現実的な道だろう。
研究者、Th17細胞の転写を調節する選択的HDAC4・HDAC7阻害剤を開発
- HDAC4とHDAC7は発現が限られたクラスIIaヒストン脱アセチル化酵素であり、広く発現する他のHDACファミリーよりも選択性の高いエピジェネティック標的となり得る。
- 両酵素はTh17細胞分化を駆動する転写プログラムに関与し、この経路は炎症性腸疾患やその他のTh17関連炎症性疾患と関連している。
- 研究チームは既知のクラスIIaスキャフォールドであるTMP269の金属結合領域と疎水性接触領域を改変し、HDAC4/7を標的とする新規誘導体シリーズを構築した。
- レポーター遺伝子アッセイ、結合試験、およびドッキング解析により、HDAC4とHDAC7への選択性をそれぞれ左右する異なる構造的特徴が明らかになった。
- この研究により、HDAC4とHDAC7の機能を個別に解析するための選択的かつ強力な化学プローブ、さらにはTh17を標的とした治療薬開発の出発点となる化合物が得られた。
クラスIIa HDACは一族の中でも変わり者で、本質的な脱アセチル化活性がほとんどなく、機能の多くはきれいな触媒ポケットよりタンパク質間の接触に依存している——だから汎用的なHDAC薬理基団では選択性が出にくい。ゼロから設計せずTMP269を出発点にしたのは現実的な判断だ。実証済みのクラスIIaバインダーを金属結合ウォーヘッドと隣接する疎水性接触部位でチューニングする方が、盲目的な探索よりはるかに着手しやすいSAR課題になる。そこからHDAC4とHDAC7の選択性を引き出せたのが本当の収穫で、両者は相同性が高くきれいな分離が難しいことで知られている。臨床のHDAC阻害剤の大半はパンあるいはクラスI選択的なので、アイソフォーム純度の高いクラスIIaプローブは、リード化合物を云々する前段階でTh17生物学を解剖するための実用的なツール化合物として本当に価値がある。
光架橋プローブがTRIM24ブロモドメインの新規非ヒストン結合パートナーを解明
- TRIM24は、アセチル化ヒストンに結合するブロモドメインを持つデュアル型エピジェネティック「リーダー」タンパク質であり、がん治療の標的として確立されているが、ヒストン以外の結合パートナーはこれまで十分に解明されていなかった。
- 研究チームは、遺伝子コード型光架橋アミノ酸AzFとBzFをブロモドメインのアセチルリジン結合ポケット内のL922残基に導入し、ヒストン認識能を保持したままUV照射による相互作用タンパク質の共有結合的捕捉を可能にした。
- 定量プロテオミクス解析により、AzFプローブで濃縮されたNPM1、BzFプローブで濃縮されたCDK9という2つの非ヒストンタンパク質が同定され、さらにMAP4、RAN、SND1も候補として挙がった。
- ChIP-seq解析では、TRIM24、CDK9、NPM1ががん関連遺伝子の転写開始点付近で共局在することが示され、KEGG解析により同定タンパク質が複数のシグナル伝達経路に関与することが示された。
- この手法は、光架橋技術がリーダードメインのインタラクトーム解析をヒストン以外にも拡張できることを示し、TRIM24を標的とした化学プローブおよび薬剤開発のための新たな候補を提供する。
「選択的ブロモドメイン阻害剤」の定義が一段と厳しくなった。NPM1とCDK9が、TRIM24のブロモドメインプローブやデグレーダーが結合するのと同じ場所——アセチルリジンポケットのL922——に居合わせていたからだ。つまり選択性は、他のBRDファミリーとの選択性だけでなく、これらの非ヒストン結合を外さない選択性も意味することになる。従来のブロモドメイン創薬は基本的にこのポケットを標的にした構造ベースでヒストン模倣ポテンシャルを追う一本道だったが、今回の結果はそのポケットの生物学がヒストンの外まで広がっていることを示しており、TRIM24プローブの細胞表現型がヒストンリーディングではなくNPM1/CDK9の阻害由来かもしれないという懸念が出てくる。とはいえこれは化合物ではなく架橋剤によるターゲット同定ツールに過ぎない。MAP4、RAN、SND1はプロテオミクスリストに載った「候補」であって確定した相互作用ではないので、SARの物語を組む前にco-IPやFPでの追加検証、用量依存的な競合実験を見たい。
反応性金属スキャフォールドでプロテオーム規模のシステインをマッピング、PRMT1阻害を発見
- 反応性メタロスキャフォールド(r-mS)という新概念を提唱。クロロアセトアミド型の求電子ワーファーを持つ共有結合性金属錯体で、プロテオーム全体のリガンド化可能なシステインを標的とする。
- HEK293T細胞溶解液を用いたケモプロテオミクス解析により、絞り込んだr-mSシリーズのシステイン結合をプロテオーム規模でマッピングし、新規の結合部位を同定。
- 金属種、アレーン置換基、分子全体の立体構造が組み合わさってシステイン反応性と標的選択性を決定づけることを示した。
- リード化合物r-mS-2はメチル基転移酵素PRMT1のSAM結合ドメイン内の機能上重要なシステインに結合し、インタクトタンパク質LC-MSでこれを確認。
- この結合がPRMT1活性を機能的に阻害することを実証し、共有結合ヒットを検証済み標的の機能調節に直結させた。
- 次世代メタロドラッグの合理的設計に向けた、汎用的な標的探索プラットフォームとして位置づけられる。
SAM結合ポケット内のシステインを直接叩いている点が、今回いちばん信頼できるところだ——活性測定だけでなく、インタクトタンパク質LC-MSで占有を確認しているのは妥当な基準だと思う。慎重になりたいのは選択性の方で、金属種とアレーン置換基で反応性を調整できるのは面白いレバーだが、ヨードアセトアミド/クロロアセトアミド系のフラグメントライブラリがすでに抱えている変数にもう一つ加わる話で、ライセート内スクリーニングだけでは細胞内でのオフターゲットCys負荷は見えてこない。化学的には、我々の多くにとって本当に不慣れな領域だ——配位子交換、酸化還元不安定性、バッチ間再現性は、有機ワーヘッドにはない負債になる。既存のシステイン標的ケモプロテオミクス基盤と比べると、r-mSは興味深い第三の調整軸を加えるものであって、まだ明確な優位性とは言えない。金属薬剤全般としても、有機低分子と比べたこの扱いにくさは変わらず——注目には値するが、まだ手を伸ばす段階ではない。
光架橋プローブがTRIM24ブロモドメインの非ヒストン相互作用相手を解明
- 遺伝暗号拡張技術を用いて、TRIM24ブロモドメインのアセチルリジン結合ポケット内のL922残基に、部位特異的な光架橋基AzFとBzFを導入した。
- 両プローブともアセチル化ヒストンの認識能を保持し、UV照射下で効率よく架橋を形成、相互作用ベースのタンパク質プロファイリング(IBPP)を可能にした。
- 2種の相補的プローブによる定量プロテオミクスでは捕捉プロファイルが異なり、AzFではNPM1、BzFではCDK9が濃縮ヒットとして同定され、MAP4、RAN、SND1も候補として挙がった。
- ChIP-seq解析により、TRIM24、CDK9、NPM1ががん関連遺伝子の転写開始点付近で重なって局在することが示された。
- これらの結果は、TRIM24ブロモドメインがヒストンだけでなく非ヒストンタンパク質のアセチル化も認識することを示唆し、リーダーとしての機能範囲の広がりと、このポケットを狙うケミカルプローブ設計への手がかりを与える。
クロスリンカーがL922、つまりアセチルリジン結合ポケットの中に収まっているという事実そのものが重要だ——単なる表面での偶発的な接触ではなく、TRIM24がヒストンと同じポケットを使ってNPM1やCDK9上のアセチル化リジンを認識している証拠と見るべきだろう。これはTRIM24を「アセチルリジンリーダー」としてより広い基質特異性を持つ分子として再定義するもので、このポケットを狙う阻害剤は同時に非ヒストン標的とも競合していることになる。実務的には、TRIM24プローブ開発ではNPM1/CDK9への結合を確認するカウンタースクリーニングが必須になったということだ。ChIP-seqでのTSS付近の共局在は、このオフターゲット結合が単なるバックグラウンドノイズではなく転写制御に関与している可能性を示唆している。なお本論文は遺伝暗号拡張によるインタラクトーム解析であり、メディシナルケミストリーの論文ではない点は注意したい——ケミオタイプもSARも示されておらず、あくまでポケット指向プローブが何に当たるかの地図にすぎない。BET阻害剤の分野は非ヒストンアセチルリジン基質という同じ教訓をすでに経験しており、TRIM24はようやくその複雑さに追いついてきたところだ。
1つの分子で二役:HDAC8分解を目指すコンパクトPROTAC戦略
- 研究チームは、CRBNをリクルートするリガンドをHDAC8ウォーヘッドのキャッピング基に組み込む「2-in-1」PROTAC設計を報告した。従来のように2つの別々のリガンドを連結するのではない。
- この統合設計により、単一の構造モチーフでHDAC8とE3リガーゼCRBNの両方に結合できる。従来のヘテロ二官能性PROTACは標的タンパク質用リガンドとE3リガーゼ用リガンドをリンカーで連結するため分子が大きくなり、薬物特性が低下しがちだった。
- 同グループが以前開発したHDAC8分解剤YX862と比較して、新しいコンパクトな分解剤は選択性の向上、分子量の低減、全体的な薬物様特性の改善を示した。
- 新規化合物はin vivoでも効果的なHDAC8分解を達成し、細胞実験を超えた治療可能性を示唆している。
- 本研究は、標的エンゲージメントとE3リガーゼのリクルートを1つのモチーフに統合することで、より小型で効率的なPROTACを設計するための概念的枠組みを提示している。
目を引くのは、CRBNリガンドを別のE3結合ユニット+リンカーとして継ぎ足すのではなく、HDAC8ウォーヘッドのキャッピング基に組み込んだ点だ。これは多くのヘテロ二官能性分解剤で経口曝露を潰す分子量・logP肥大化への直接的な対処であり、単なるリンカーの微調整ではなく三者複合体スキャフォールド全体の構造的圧縮といえる。YX862からこれらのアナログへの進化で選択性向上と分子量低下が同時に得られた(通常はトレードオフになりがち)のは、キャッピング側の置換基がHDAC8-CRBN界面の形成に実際に関与している証拠だろう。in vivoでの分解データは、コンパクトPROTACの主張を信じる前に自分が必ず確認したいポイントだ。次に見たいのは、融合キャッピング部位周辺のSAR――CRBNへの結合を維持できる置換基許容度がどこまであるか。1つのターゲットに留まらず、より小型で薬物らしいディグレーダーを作るための実用的なテンプレートになりそうだ。
A 2-in-1 Strategy for the Discovery of Compact HDAC8 Protac Degraders ↗