确定一种基于机制的组蛋白去乙酰化酶6抑制剂的结合模式

《Nature Communications》：Identification of a mechanism-based binding mode for a histone deacetylase 6 inhibitor

　　

摘要

组蛋白去乙酰化酶6（HDAC6）是一种胞质酶，能够去乙酰化非组蛋白底物，如α-微管蛋白和皮质连接蛋白。HDAC6包含两个催化结构域，每个结构域都含有一个催化锌离子，以及一个锌指结构域和泛素结合结构域。我们发现了一种名为BAS-2的抑制剂，它具有异硫脲酮核心结构，但不含有明显的锌结合基团。为了阐明其作用机制，我们结合了X射线晶体学、结构-活性关系研究、分子建模和突变分析方法。BAS-2能够有效抑制人类HDAC6的活性，但对斑马鱼HDAC6则没有抑制作用。计算建模表明，人类HDAC6中的Asp567位点对BAS-2的识别至关重要，突变分析也证实了这一点；斑马鱼中的相应位点是Asn530。N530D突变体zHDAC6的晶体结构显示，BAS-2衍生的巯基乙酰胺可以通过强硫醇-锌配位与催化锌离子结合。利用BAS-2的结合位点信息，我们设计了一种基于BAS-2的蛋白水解靶向嵌合体，该嵌合体能够在细胞中诱导HDAC6通过蛋白酶体被降解，这一过程通过全局蛋白质组学分析得到了验证。综上所述，这些研究结果揭示了BAS-2的物种选择性，并证明其是一种针对人类HDAC6的选择性抑制剂，其作用机制明确。这些发现将有助于下一代选择性HDAC6抑制剂和降解剂的研发。