《Journal of Advanced Research》:Nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2) inhibition revisited: advances and unmet challenges
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过去数十年间,核因子红细胞2相关因子2(NRF2)已从单一的氧化还原/解毒调控因子演变为细胞稳态的核心协调者,调控蛋白质完整性、代谢、免疫及铁稳态,参与癌症、代谢性疾病、炎症性疾病及神经退行性疾病的发生发展。该因子呈现出类似太极的二元性:应激状态下发挥细胞保护
过去数十年间,核因子红细胞2相关因子2(NRF2)已从单一的氧化还原/解毒调控因子演变为细胞稳态的核心协调者,调控蛋白质完整性、代谢、免疫及铁稳态,参与癌症、代谢性疾病、炎症性疾病及神经退行性疾病的发生发展。该因子呈现出类似太极的二元性:应激状态下发挥细胞保护的“阳相”,而异常激活时则转变为促进肿瘤的“阴相”(表现为代谢重编程与化疗耐药)。作为极具潜力的抗癌靶点,特异性NRF2抑制剂大多仍处于临床前阶段,亟需对其生物学功能与转化潜力进行系统性整合分析。本综述系统阐释了NRF2的多维生物学功能,重点关注其依环境而定的促癌效应;不仅整合了NRF2在细胞稳态与肿瘤进展中二元作用的分散认知,还揭示了其调控网络中未被充分探索的细节。此外,综述讨论了潜在的NRF2抑制策略,概述了处于研究阶段的NRF2靶向候选分子,并分析了阻碍此类抑制剂临床转化的关键治疗挑战。研究人员将NRF2的二元性视为其治疗靶向的核心障碍:其细胞保护功能对生理稳态不可或缺,但过度激活会驱动肿瘤进展。综述进一步梳理了临床前NRF2抑制剂的研发格局,分析其作用机制及在特异性或有效性方面的局限性。核心聚焦点在于如何通过精准策略选择性消除NRF2的促瘤“阴相”,从而解决其二元作用悖论,释放其在癌症治疗中的潜力。通过衔接NRF2生物学调控机制与转化肿瘤学、精准医学框架,本综述为推进NRF2靶向治疗的发展指明了路径。
引言
人类健康持续面临内源性代谢过程与外源性环境因素(如活性氧(ROS)及亲电子物质)的威胁。作为应对,进化出精密的细胞保护系统,其中核因子红细胞2相关因子2(NRF2)信号通路为核心调控者。NRF2由NFE2L2基因编码,属于碱性区域-亮氨酸拉链(bZIP)家族中帽状和领状(CNC)亚家族的关键成员,通过与小肌动蛋白相关纤维蛋白(sMaf)形成异二聚体,结合靶基因调控区的抗氧化反应元件(ARE)发挥作用。历史上,NRF2因协调抗氧化应激防御机制而被熟知,包括谷胱甘肽(GSH)与硫氧还蛋白(TXN)依赖的抗氧化系统,以及Ⅰ-Ⅲ相药物代谢酶。通过激活这些通路,NRF2保护细胞免受外源物与ROS等损伤,深刻影响细胞存活。近数十年来,NRF2研究显著拓展,其对细胞防御机制的调控认知不断深化。
新证据表明,NRF2的影响远超细胞保护。研究证实其在肿瘤发生、免疫逃逸及治疗抵抗中发挥关键作用,调控涵盖脂质、碳水化合物、核苷酸及氨基酸代谢的广泛基因谱。此外,NRF2还调节蛋白酶体亚基与自噬相关基因,深度嵌入代谢调控网络。值得注意的是,NRF2不仅通过增强抗氧化与解毒能力,还通过驱动有氧糖酵解为主的代谢重编程,促进合成代谢通路以支持癌细胞增殖。在多种肿瘤亚型中,NRF2激活与抗PD-1免疫治疗应答受损相关。肝细胞癌(HCC)中p62积累、非小细胞肺癌(NSCLC)与肺腺癌中KEAP1突变或高甲基化、结直肠癌(CRC)中NRF2启动子DNA去甲基化等机制导致的NRF2异常激活,正日益被视为肿瘤发生的驱动因素。NRF2高表达还与患者肿瘤复发率升高及预后恶化相关,这使得NRF2抑制成为极具前景的抗癌策略。
然而,由于转录因子调控网络的复杂性及药物样分子靶向此类蛋白的固有难度,开发选择性NRF2抑制剂仍是巨大挑战。迄今为止,尚无临床可行的NRF2特异性抑制剂问世,凸显了转化研究的重大缺口。本综述旨在阐述NRF2的生物学功能,强调其致癌作用,探索潜在抑制策略,并评述已报道的NRF2抑制剂,以期推动针对肿瘤治疗的靶向NRF2抑制剂研发。
NRF2在细胞稳态中的作用
NRF2是细胞稳态的核心协调者,调控氧化还原平衡、代谢稳定、蛋白稳态及铁代谢,共同支撑细胞适应性与应激韧性。细胞摄取葡萄糖后,NRF2将其导向磷酸戊糖途径(PPP),上调葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PD)、6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶(PGD)、转酮醇酶(TKT)及转醛醇酶1(TALDO1)等PPP酶以生成NADPH,同时通过苹果酸酶1(ME1)与异柠檬酸脱氢酶1(IDH1)促进NADPH再生。此外,NRF2通过诱导磷酸核糖焦磷酸酰胺转移酶(PPAT)与亚甲基四氢叶酸脱氢酶2(MTHFD2)支持嘌呤生物合成。为保存NADPH,NRF2抑制脂肪生成基因(如ATP柠檬酸裂解酶(ACL)、乙酰辅酶A羧化酶1(ACC1)、脂肪酸合酶(FASN)、硬脂酰辅酶A去饱和酶1(SCD1)、超长链脂肪酸延伸酶(ELOVL)及脂肪酸去饱和酶(FADS)),并增强脂肪酸β-氧化。在谷氨酰胺代谢中,NRF2通过激活谷氨酸半胱氨酸连接酶催化亚基(GCLC)与调节亚基(GCLM)引导碳流向谷胱甘肽(GSH)合成,并调控谷胱甘肽过氧化物酶(GPx2/4)与谷胱甘肽还原酶(GSR)以维持GSH氧化还原循环。除上述通路外,NRF2还协调硫氧还蛋白抗氧化系统(TXN1、硫氧还蛋白还原酶1(TXNRD1)、磺基还原酶1(SRXN1)),并广泛诱导Ⅰ-Ⅲ相药物代谢酶(如NAD(P)H醌氧化还原酶1(NQO1)、谷胱甘肽S-转移酶(GSTs)、尿苷二磷酸葡萄糖醛酸转移酶(UGTs)、ABC转运蛋白)。NRF2还通过血红素加氧酶1(HO-1)与铁转运蛋白1(FPN1)参与铁稳态调控。近期研究将长期NRF2激活与果糖代谢及糖异生联系起来,涉及新型靶点如果糖激酶(KHK)、山梨醇脱氢酶(SORD)、三激酶/FMN环化酶(TKFC)及肝细胞核因子4α(HNF4A),并通过硫化物醌氧化还原酶(SQOR)介导的硫氧化参与线粒体生物能量学调控。
值得注意的是,NRF2通过与含ARE的启动子相互作用,参与更广泛的转录网络调控,涉及过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)、芳香烃受体(AhR)及视黄醇X受体α(RXRα)等关键因子,以及MafG蛋白与CCAAT/增强子结合蛋白(C/EBP)等辅因子。除激活基因表达外,NRF2还可作为直接转录抑制因子,通过结合白细胞介素-1β(IL-1β)与白细胞介素-6(IL-6)等促炎细胞因子的近端调控区,阻断RNA聚合酶Ⅱ(RNAP Ⅱ)招募从而抑制其表达。对于肌球蛋白轻链激酶(MYLK),NRF2通过招募复制蛋白A1(RPA1)至复合基序,破坏其与sMaf蛋白(MafF、MafG、MafK)的异二聚化实现抑制。类似地,NRF2通过与八聚体转录因子1(Oct1)在复合结合位点异二聚化,抑制NADPH氧化酶4(NOX4)表达。这些独特机制使NRF2能在不同语境下精细调控激活与抑制程序。
日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)在国际空间站(ISS)的开创性研究凸显了NRF2在对抗航天生理衰退中的作用。NRF2敲除小鼠研究表明,其对缓解肌肉萎缩、代谢紊乱及免疫功能失调至关重要,强调了NRF2在增强人类长期太空任务耐受力方面的治疗潜力,标志着NRF2研究的重要进展,将其定位为增强人类韧性、优化长期太空任务生理表现的关键治疗靶点。
NRF2的调控
人NRF2蛋白包含605个氨基酸(小鼠为597个),具有7个保守的NRF2-ECH同源(Neh)结构域,分别命名为Neh1至Neh7。Neh1结构域包含CNC-bZIP区域,介导与sMaf蛋白的异二聚化,形成的NRF2-sMaf复合物结合ARE序列并激活靶基因转录。Neh2结构域包含两个主要降解子——DLG与ETGE基序,介导与Kelch样ECH相关蛋白1(KEAP1)的相互作用,KEAP1是NRF2泛素化与蛋白酶体降解的主要调控因子。值得注意的是,这两个基序也可结合p21Cip1/WAF1,拮抗NRF2降解。Neh3通过与染色质结构域解旋酶DNA结合蛋白6(CHD6)相互作用促进转录激活。Neh4与Neh5可招募转录共激活因子,包括CREB结合蛋白(CBP)、E1A结合蛋白p300、受体共激活因子3(RAC3)及RNAP Ⅱ转录中介亚基16(MED16),以增强转录效率。此外,Neh5通过结合Brahma相关基因1(BRG1)促进染色质重塑,这对HMOX1启动子中Z-DNA的形成至关重要,从而促进RNAP Ⅱ招募。Neh5还与Neh4协同,通过肽基脯氨酰异构酶A(PPIA)稳定NRF2,后者催化Pro-174亚胺键的顺反异构。相比之下,Neh6通过β-转导重复相容蛋白(β-TrCP)依赖的降解途径介导NRF2抑制。Neh7则通过结合RXRα的DNA结合域抑制转录活性。
NRF2通过表观遗传、转录、翻译及翻译后等多层面机制调控。生理条件下,泛素化是主要调控方式,通过泛素-蛋白酶体系统(UPS)严格维持NRF2蛋白水平。目前已鉴定出4种E3泛素连接酶作为NRF2泛素化的关键介质:CRL3KEAP1、SCFβ-TrCP1/2、CRL4WDR23(又称CRL4DCAF11)及Hrd1(又称滑膜蛋白SYNV1)。
CRL3KEAP1-NRF2通路:KEAP1是最早被鉴定的NRF2经典抑制因子,作为胞质二聚体衔接蛋白,通过双位点蛋白-蛋白相互作用(PPI)模式结合NRF2。具体而言,KEAP1二聚体通过高亲和力(ETGE基序)与低亲和力(DLG基序)相互作用结合NRF2的Neh2结构域,形成2:1化学计量复合物。这种构象使Neh2结构域的7个赖氨酸残基在基础条件下被CRL3KEAP1复合物组成型多聚泛素化。该相互作用被破坏会导致NRF2稳定,促进其核转位并激活NRF2-ARE通路。氧化应激期间,ROS或亲电子物质修饰KEAP1的关键半胱氨酸残基(尤其是Cys151),损害其E3连接酶活性,将KEAP1锁定于失活状态,使新合成的NRF2逃避降解并激活细胞保护基因转录。
SCFβ-TrCP1/2-NRF2通路:β-TrCP作为SCF E3连接酶的底物衔接蛋白,代表KEAP1非依赖的调控机制。该通路发现于观察到缺失KEAP1结合ETGE基序的NRF2突变体仍会发生泛素化。NRF2的Neh6结构域包含DSGIS与DSAPGS序列,为β-TrCP提供结合平台。与CRL3KEAP1不同,SCFβ-TrCP1/2通过磷酸化依赖的识别靶向Neh6。糖原合成酶激酶3(GSK-3)磷酸化Neh6内的DSGIS降解子,促进β-TrCP结合,随后泛素化该结构域侧翼的赖氨酸残基。
CRL4WDR23-NRF2通路:WDR23(DCAF11)作为CRL4-DDB1 E3泛素连接酶复合物的底物衔接蛋白,通过识别Neh2结构域的DIDLID基序负调控NRF2稳定性。WDR23存在两种亚型:胞质WDR-23A与核WDR-23B,两者均参与NRF2调控,但在亚细胞层面 destabilize NRF2的具体作用尚不清楚。
Hrd1-NRF2通路:内质网(ER)应激通过锚定于ER的E3连接酶Hrd1诱导NRF2泛素化。该过程涉及Hrd1的C端区域与NRF2的Neh4/Neh5结构域相互作用,在蛋白稳态失衡期间促进其降解。
除UPS主导的KEAP1调控外,还存在竞争性结合KEAP1的蛋白质调控NRF2。值得注意的是,含有ETGE基序的蛋白(如p62/SQSTM1、IKKβ、DPP3、PGAM5、WTX、PALB2)已被证实可将NRF2信号与自噬、DNA损伤应答及代谢联系起来。其中,p62/SQSTM1介导的自噬-溶酶体通路对调控细胞内NRF2水平至关重要。p62由SQSTM1基因编码,作为多功能支架蛋白与多种配体相互作用,整合细胞信号通路。基础条件下,内源性软亲电子物质部分抵消KEAP1对NRF2的抑制,生长相关激酶介导的p62 DPSTGE基序磷酸化会放大这一效应。磷酸化的p62竞争性置换KEAP1上的NRF2 DLG基序,将KEAP1捕获于p62聚合物中。这些聚合物招募LC3形成LC3-p62-KEAP1复合物,将KEAP1导向自噬体进行溶酶体降解,从而减弱NRF2泛素化与蛋白酶体周转。因此,p62限制了NRF2的最大降解,由此产生的NRF2激活转录上调p62,形成自我强化的正反馈环路。近期研究表明,E3泛素连接酶Smurf1促进p62液滴形成,进一步增强NRF2激活。p62与NRF2的这种相互调控对细胞抗氧化应答及跨疾病语境的治疗靶向具有重要意义。
NRF2在癌症中的复杂性
NRF2位于关键信号通路的交汇点,调控氧化还原稳态之外的多种细胞过程,包括代谢、蛋白稳态、线粒体功能及炎症。其在癌症中的作用具有固有的二元性与环境依赖性,从早期的化学预防特性演变为后期与肿瘤进展及治疗抵抗的关联。这种范式转变反映了数十年的研究历程:早期研究聚焦于NRF2的抑瘤效应,后续工作揭示了其在已确立恶性肿瘤中的促癌潜能。
NRF2在化学预防中的作用:激活NRF2作为抑制肿瘤发生的化学预防策略,一直是持续研究的重点。通过上调下游解毒酶,NRF2加速致癌物代谢、减轻氧化损伤、增强DNA修复,并清除ROS与活性氮物种(RNS),从而减少基因组不稳定性,对抗早期致癌事件,在多种癌症类型中阻碍肿瘤起始。药理激活NRF2可抑制免疫检查点蛋白PD-L1的表达,重塑肿瘤免疫微环境,增强抗肿瘤免疫。近期研究发现,亲电子KRASG12C抑制剂(Sotorasib与Adagrasib)可在肿瘤与免疫细胞中激活NRF2,促进抗癌免疫并贡献临床疗效。鉴于KRAS突变肺癌常共存KEAP1-NRF2共突变,且遗传激活NRF2通常驱动治疗抵抗,该研究独特地阐释了NRF2在人类中的阴阳功能。另有研究显示,小细胞肺癌(SCLC)细胞表现出低ROS保护通路活性,可快速耗尽TXNRD1抑制剂的清除能力。通过药理激活NRF2,可在体内安全提高TXNRD1抑制剂的治疗剂量,在不增加毒性的情况下实现更好的肿瘤控制。因此,利用KEAP1/NRF2信号通路的差异可拓宽SCLC中氧化还原靶向药物的治疗窗。此外,正常细胞中NRF2激活可通过抑制促肿瘤氧化应激及调节肿瘤微环境中的免疫反应,限制恶性转化。NRF2缺陷小鼠的临床前研究一致表明,NRF2激活剂可有效预防化学或辐射诱导的致癌作用,强调了其在疾病早期的保护作用。
NRF2在癌症起始与进展中的作用:尽管具有化学预防功能,恶性细胞中持续的NRF2激活却矛盾地驱动肿瘤进展,并赋予化疗、铁死亡诱导剂、放疗及免疫治疗的抵抗性。在已确立的癌症中,NRF2通过代谢重编程促进侵袭性行为。它将葡萄糖流向导向磷酸戊糖途径以生成NADPH与核糖-5-磷酸,通过MTHFD2与PPAT驱动核苷酸合成,并与ATF4协同调节丝氨酸/甘氨酸生物合成以支持谷胱甘肽与核苷酸生成。除代谢外,NRF2还增强药物解毒与ATP结合盒转运蛋白的表达,通过调节TRPA1通道促进氧化应激耐受。组成型NRF2激活进一步重塑肿瘤微环境以实现免疫逃逸,KEAP1突变肺癌中树突状细胞与T细胞应答降低、NRF2耗竭抑制黑色素瘤进展、NRF2抑制后抗肿瘤免疫恢复等证据均支持这一点。此外,持续NRF2过表达可能促进肿瘤起始。适度NRF2诱导具有细胞保护作用,但NRF2过度激活会加剧氧化应激并激活前致癌物,例如通过NRF2驱动的醛酮还原酶(AKRs)或NQO1生物活化环境污染物。这些发现强调了治疗性调控NRF2所需的精细平衡。
组成型NRF2激活是多种癌症的标志,主要由KEAP1-NRF2轴的遗传与表观遗传改变驱动。在肺癌中,KEAP1的功能缺失突变或启动子高甲基化,以及NRF2 Neh2结构域的功能获得性突变,会破坏KEAP1介导的降解,导致NRF2持续激活。随后的NSCLC中KEAP1系统性基因组分析显示,50%的细胞系(6/12)与19%的肿瘤样本(10/54)存在体细胞突变。临床队列分析证实了这些发现,将KEAP1功能障碍与NRF2活性增强及肿瘤进展加速联系起来。除遗传改变外,KEAP1的表观遗传沉默(通过启动子高甲基化)也参与肺癌发生。KEAP1启动子特定CpG位点高甲基化是关键调控机制。这些观察结果也延伸至结直肠癌,53%的肿瘤中存在KEAP1启动子甲基化,与核NRF2水平升高及ARE驱动的基因表达相关。重要的是,KEAP1表达降低始终与多种癌症类型的不良预后及生存率下降相关。除KEAP1异常外,体细胞NRF2突变也驱动组成型NRF2激活,使细胞保护酶与药物外排泵持续表达。HCC患者全基因组测序发现了NRF2突变,这些突变驱动的NRF2过度激活是肝癌发生的早期事件。值得注意的是,甲状腺乳头状癌中NRF2抑制复合物组分的遗传破坏发生率高达80.6%,凸显了该通路广泛的致癌相关性。大规模泛癌分析证实,NRF2/KEAP1突变是驱动事件,进一步支持其广泛的致癌意义。肿瘤细胞还利用替代机制劫持NRF2,包括癌蛋白介导的转录上调(如K-RasG12D、B-RafV619E、Trp53R172H、MycERT2)及代谢重编程以绕过治疗诱导的应激。
NRF2抑制剂的发现
随着NRF2致癌作用的日益明确,开发NRF2抑制剂的努力显著增加。迄今为止,多种具有不同化学型与作用机制的分子显示出NRF2抑制活性。这些化合物表现出广泛的生物学效应与争议性的特异性,主要通过内源性NRF2抑制机制发挥作用,包括NRF2表达的遗传与表观遗传调控、促进NRF2蛋白降解及干扰NRF2-DNA结合。虽然选择性NRF2抑制仍具挑战性,但对NRF2调控网络(涵盖遗传、表观遗传、翻译后与转录调控)的新认知提供了多个治疗切入点。
基于RNA的NRF2抑制剂
NRF2活性常通过基因突变扩增。KEAP1与NFE2L2的复发性突变破坏KEAP1介导的抑制,稳定NRF2并驱动肿瘤发生。直接抑制NRF2转录因NRF2 mRNA的组成型表达而困难重重。尽管siRNA与microRNA(如miR-28、miR-93、miR-144)可在实验模型中有效下调NRF2,但核酸类试剂有限的类药性质阻碍了临床转化。
小分子NRF2抑制剂
小分子化合物在药物发现与开发中仍扮演不可替代的关键角色。然而,NRF2作为非激素受体转录因子,作为药物靶点面临重大挑战:其固有的结构无序性及缺乏明确结合位点,阻碍了理性设计小分子NRF2抑制剂。幸运的是,NRF2的转录活性使得基于表型的细胞筛选方法(如ARE驱动的荧光素酶报告基因 assay)可用于发现新型NRF2抑制剂。随着化学生物学的进步,基于化学遗传学的高通量筛选及间接靶向策略(如利用代谢脆弱性)为NRF2抑制剂的发现开辟了新途径。
抑制NRF2转录与翻译的化合物
癌症细胞常通过上调ROS清除抗氧化酶,产生对ROS介导细胞死亡的抵抗。为开发可增强放疗后凋亡的抗氧化反应小分子抑制剂,研究人员利用ARE-荧光素酶报告系统对8000个化合物的化学库进行高通量筛选,鉴定出苯胺类化合物IM3829,作为一种新型NRF2 mRNA转录抑制剂。后续实验表明,IM3829诱导的NRF2抑制显著增强了NSCLC细胞的放射敏感性。电离辐射联合IM3829在H1299、A549与H460细胞系中显著增加克隆死亡。此外,在H1299与A549肿瘤异种移植模型中,联合治疗比单药IM3829或放疗更有效地抑制肿瘤生长。这些发现表明,IM3829通过阻断NRF2介导的抗氧化通路,增强放疗诱导的ROS生成,凸显了其作为放射增敏剂的潜力。然而,IM3829既不 destabilize NRF2 mRNA,也不诱导miR-144与miR-28(均为已确定的NRF2靶向microRNA)的表达,因此需进一步阐明其精确分子机制。此外,单药治疗对癌细胞活力与肿瘤生长无显著影响,限制了其作为抗癌候选药物的进一步开发。
考虑到c-Myc等癌基因可将NRF2表达提升至超出KEAP1抑制能力的水平,研究人员构建了稳定整合ARE驱动萤火虫荧光素酶报告基因的c-Myc过表达3T3小鼠胚胎成纤维细胞(MYC-3T3-ARE-LUC细胞),并利用该细胞系对约30000个杂环化合物与已知生物活性小分子库进行NRF2-ARE抑制活性筛选。从中发现三种新型化学骨架可剂量依赖性地降低细胞ARE荧光素酶信号。其中,含噻吩并嘧啶的化合物CBR-031-1被优先深入研究。进一步优化得到优选类似物AEM1,其抑制ARE荧光素酶信号的EC50约为650 nM。AEM1抑制NRF2转录,降低NRF2靶基因表达,并使A549细胞对多种化疗药物增敏。重要的是,AEM1不改变NRF2蛋白水平,也不干扰已知的NRF2磷酸化过程。多细胞系分析显示,AEM1的活性仅限于携带导致组成型NRF2激活突变的细胞系。值得注意的是,AEM1在特定细胞语境(如SH-SY5Y细胞与原代人肺成纤维细胞)中表现出NRF2激活特性,表明其NRF2抑制活性存在争议。
2021年,研究人员通过密歇根州立大学小分子库的基于细胞的荧光素酶报告基因筛选,鉴定出MSU38225为新型NRF2抑制剂。在KEAP1突变模型(如A549细胞)中验证显示,MSU38225抑制NRF2转录活性,显著降低NRF2蛋白水平,并下调NRF2下游靶基因。功能上,MSU38225选择性抑制NRF2成瘾型癌症的增殖,并与卡铂、多柔比星等标准化疗药物产生协同作用。这些发现将MSU38225定位为增强肺癌化疗疗效的有前景的佐剂。然而,MSU38225的分子机制与靶点选择性仍需充分阐明,需进一步研究评估其在更广泛NRF2依赖型恶性肿瘤中的治疗潜力。有趣的是,该化合物的结构修饰策略可使其直接从NRF2抑制剂转化为NRF2激活剂,因此探索NRF2激动剂的构效关系是否可为NRF2抑制剂的理性设计提供信息,是未来研究的一个有前景的方向。
同样,另一项研究通过对Sigma LOPAC、Spectrum Collection库及靶向大部分可成药基因组的RNAi库进行筛选,鉴定出三种新型NRF2抑制化学型:强心苷(如哇巴因)、蛋白质合成抑制剂(如吐根碱)及Stat3抑制剂(如Stattic)。机制上,哇巴因降低NRF2蛋白水平但不影响其基因表达,Stattic抑制NRF2转录但不改变NRF2蛋白水平,而吐根碱通过抑制翻译抑制NRF2活性。RNAi库筛选进一步鉴定出TWIST1、ELF4、NEK8、TAB1与DUSP4等多个NRF2的推定调控靶点,为后续NRF2抑制剂设计提供了新的候选靶点。
下调NRF2蛋白水平的化合物
除转录调控外,通过内源性降解控制NRF2蛋白稳定性是调控其活性的主要机制之一。此外,靶向蛋白降解(TPD)技术的进步,利用E3连接酶降解特定蛋白,为实现选择性NRF2抑制提供了有前景的途径。
p62/SQSTM1积累与磷酸化驱动的异常NRF2激活参与HCC发生。磷酸化p62(p-p62)维持NRF2信号,重编程葡萄糖与谷氨酰胺代谢,赋予药物耐受与增殖优势。研究人员开发了基于荧光偏振(FP)的高通量筛选(HTS)方法,使用重组KEAP1-DC与6-FAM标记的S349磷酸化p62肽探针,对155000个化合物进行筛选,鉴定出K67,一种选择性阻断p-p62与KEAP1结合而不破坏KEAP1-NRF2相互作用的小分子抑制剂。结构建模揭示了一个对结合NRF2结构域(ETGE、DLGex)与p-p62至关重要的KEAP1口袋。通过置换p-p62,K67恢复了KEAP1的E3连接酶衔接功能,触发HCC细胞中NRF2的泛素化与降解。因此,K67处理减轻了增殖与化疗抵抗,显示出治疗HCC的潜力。鉴于K67与KEAP1的结合模式类似于KEAP1-NRF2 PPI抑制剂,确保K67对p-p62而非其他KEAP1底物的选择性是一项重大挑战。此外,由于其溶解度低,需开发溶解度更高的衍生物以考虑药理效应。
除经典的KEAP1介导的泛素化与蛋白酶体降解外,β-TrCP、WDR23与Hrd1等替代E3泛素连接酶为KEAP1突变癌症中的NRF2抑制提供了代偿性降解途径。例如,β-TrCP特异性识别Neh6结构域内GSK-3磷酸化的降解子,建立了激酶调控的NRF2周转机制。GSK-3的活性受蛋白激酶B(PKB)/Akt对Ser21/Ser9的磷酸化负调控,因此药理抑制PI3K或PKB/Akt可促进DSGIS基序磷酸化,从而减少NRF2稳定。近期,通过整合表型筛选、化学蛋白质组学与生化验证,研究人员鉴定出WS3,一种14-3-3蛋白的强效变构抑制剂,可选择性抑制肿瘤细胞中的NRF2。WS3变构结合14-3-3二聚体,诱导构