综述:PTP1B抑制剂和降解剂的研究进展

《European Journal of Medicinal Chemistry》:Research progress of PTP1B inhibitors and degraders

【字体: 时间:2026年03月14日 来源:European Journal of Medicinal Chemistry 5.9

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  本文综述了PTP1B酶在代谢性疾病和癌症中的双重作用,分析了传统抑制剂因靶点保守性和选择性差难以开发的困境,并探讨了PROTAC靶向蛋白降解技术如何突破传统抑制剂的局限,为精准治疗提供新思路。

  
徐国普|高普远|李慧兰|方圆英|杨尊华
江西中医药大学药学院,南昌,330004,中国

摘要

蛋白酪氨酸磷酸酶1B(PTP1B)属于PTP超家族,通过去磷酸化胰岛素受体(IR)及其底物(IRS)来抑制胰岛素信号传导,因此成为治疗糖尿病和肥胖症的重要靶点,并具有潜在的应用价值,可用于治疗代谢综合征。此外,研究表明,抑制PTP1B也可能对阿尔茨海默病和脂肪肝等疾病有益,并可能通过抑制致癌信号通路在癌症治疗中发挥作用。然而,由于PTP超家族的催化位点带正电荷且高度保守,且与同源PTP结构相似,开发具有选择性和口服生物利用度的抑制剂仍然是一个重大挑战。PTP1B降解剂代表了一种新的治疗策略,能够通过靶向降解机制特异性地清除细胞内的PTP1B蛋白。这种方法旨在克服传统抑制剂的“难成药”局限性,为各种与PTP1B相关的疾病提供潜在的治疗途径。本文综述了最近报道的PTP1B抑制剂和降解剂,包括天然产物、天然产物衍生物、合成小分子、双靶点抑制剂以及PTP1B降解剂的进展,旨在为PTP1B抑制剂和降解剂的合理设计及进一步研究提供基础。

引言

蛋白酪氨酸磷酸酶1B(PTP1B)是一种经典的非受体磷酸酶,定位于内质网(ER)的胞质面。自1988年Tonks及其同事首次从人胎盘中分离出该酶以来[1],PTP1B已成为连接代谢稳态和致癌信号传导的典型调节因子。蛋白质在酪氨酸、丝氨酸和苏氨酸残基上的磷酸化动态调控细胞过程,而蛋白酪氨酸激酶(PTKs)和蛋白酪氨酸磷酸酶(PTPs)之间的平衡决定了信号传导的准确性[2,3]。
PTP1B通过去磷酸化胰岛素受体底物-1(IRS-1)和Janus激酶2(JAK2)来抑制胰岛素和瘦素信号传导,从而减弱下游信号传导[4,5]。因此,它长期以来被视为2型糖尿病和肥胖症的有希望的治疗靶点。除了其经典的代谢作用外,越来越多的证据表明PTP1B还与神经退行性疾病、脂肪肝和多种癌症类型有关,凸显了其在整合代谢和炎症信号中的核心作用。
在中枢神经系统中,PTP1B通过抑制胰岛素受体–PI3K/AKT轴,导致糖原合成酶激酶3β(GSK3β)的过度激活以及tau蛋白过度磷酸化和β-淀粉样蛋白的过量产生,从而促进胰岛素抵抗和神经炎症[6]。同样,在肝组织中,PTP1B介导的胰岛素抵抗会促进脂质积累和氧化应激,破坏保护性的SIRT6–PGC-1α轴,加速从脂肪变性向脂肪性肝炎(NASH)的转化[7,8]。因此,这种酶不仅仅是代谢调节因子,还是连接能量代谢、炎症和细胞应激反应的关键因素。
从治疗角度来看,PTP1B的抑制可以减轻炎症、提高胰岛素敏感性并增强肝细胞修复[9]。然而,其多效性也带来了情境依赖性:虽然PTP1B的过度激活会促进乳腺癌、胃癌和结直肠癌的进展[5,10,11],但在淋巴细胞中降低其活性可能导致B细胞淋巴瘤的发生,而在食管腺癌中其缺失可能通过JAK2/STAT3信号通路促进肿瘤发生[12]。这些看似矛盾的现象表明了一个关键挑战——PTP1B的功能取决于细胞环境,因此治疗调节需要精确调控,而不能简单地采取统一的抑制措施(图1)。
PTP超家族包含超过100种酶,它们在不同的亚细胞区室中控制酪氨酸的去磷酸化[13,14]。其中,PTP1B与其最接近的同源物T细胞PTP(TCPTP)在催化结构域内具有74%的序列同源性[15]。这种同源性给实现选择性带来了巨大障碍:这两种酶都具有高度保守的带正电荷的催化口袋。由于TCPTP对免疫调节和造血平衡至关重要[16],[17],[18],脱靶抑制可能会引起免疫毒性。因此,从药理学上区分PTP1B和TCPTP仍然是一个主要瓶颈。
尽管经过数十年的研究和广泛的化学探索,只有少数PTP1B抑制剂进入了后期临床评估阶段(表1)。早期的候选药物如ertiprotafib[19]、trodusquemine[20]和JTT-551[21]因疗效有限或毒性不可接受而失败,这主要反映了靶向高度极性和保守的催化位点的挑战。最近,AbbVie的双靶点PTP1B/TCPTP抑制剂AC-484进入临床试验[22]带来了新的希望,但双靶点治疗是否能在不引起全身免疫紊乱的情况下带来治疗效果仍有待验证。
与此同时,一种新的研究范式正在形成。研究人员不再试图在催化位点上竞争,而是探索靶向蛋白降解以彻底消除PTP1B。PTP1B降解剂利用泛素-蛋白酶体系统不可逆地去除该蛋白,具有几个概念上的优势:它们绕过了对高亲和力活性位点结合的需求,能够靶向那些原本“难成药”的靶标,并能实现更持久的信号通路抑制[23],[24],[25],[26]。然而,该酶的内质网膜定位带来了独特的生物物理和设计挑战——这是一个尚未充分探索的领域,可能是最终攻克这一难以捉摸靶点的关键。
在这篇综述中,我们总结了2021年至2025年间PTP1B抑制剂和降解剂的进展,批判性地评估了阻碍临床转化的机制和药理学障碍,并讨论了整合别构调节、化学降解和系统级磷酸蛋白质组学分析以实现特定情境下PTP1B靶向的未来机会。

部分摘录

天然产物及其衍生物

天然来源的PTP1B抑制剂具有显著的结构多样性,包括多酚类黄酮、萜类化合物和生物碱,这些化合物为进一步的结构优化提供了有价值的化学骨架。除了直接抑制PTP1B外,许多天然产物还表现出多效性的药理特性,如抗氧化和抗炎活性。这种多药理特性可能有助于复杂生物过程的综合调节

PTP1B降解剂

蛋白酪氨酸磷酸酶1B(PTP1B)和T细胞蛋白酪氨酸磷酸酶(TCPTP)在多种生物过程中发挥着不可或缺的负调控作用,包括T细胞激活、肿瘤抗原呈递以及胰岛素和瘦素信号传导。因此,它们被视为针对多种疾病的治疗策略的潜在分子靶点[66]。近年来,PTP1B作为胰岛素增敏剂的候选靶点受到了广泛关注

总结与展望

蛋白酪氨酸磷酸酶1B(PTP1B)是治疗多种疾病的重要靶点。然而,传统抑制剂由于选择性差和膜通透性低,在开发过程中面临困难。PROTAC技术通过招募E3连接酶来降解目标蛋白,突破了传统抑制模式的限制,实现了对更多位点的靶向和长期调控。尽管存在分子量大和脱靶风险等挑战

作者贡献声明

徐国普:数据整理、正式分析、软件使用、初稿撰写、审稿与编辑。高普远:数据整理、正式分析、方法学设计、初稿撰写、审稿与编辑。李慧兰:概念构思、资金获取、实验设计、审稿与编辑。方圆英:概念构思、资金获取、实验设计、项目管理、初稿撰写、审稿与编辑。杨尊华:概念构思

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文研究的财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金(82160663)、江西省科学技术厅(20232ACB216016、20232BCJ22054、20242BAB20458和20252BCG330030)以及江西中医药大学传统中药(新药发现方向特区建设项目的支持(TQ-17)。
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