五环三萜类小分子化合物选择性抑制USP7的分子机制研究

USP7 (HAUSP, herpes virus-associated ubiquitin-specific protease) has received special attention since its influence on the stability of the tumor suppressor p53 and the localization of PTEN. Inhibition of USP7 is predicted to destablize Mdm2 and stabilize p53, which promotes cell cycle arrest and apoptosis of cancer cells. Therefore, the interest in USP7, as an important antineoplastic target, has been significantly surged. Recently, our group found that pentacyclic triterpenes (for example, CDDO-Me and ursolic acid) inhibited purified USP7 in vitro and interacted directly with USP7 in cancer cells. The structure–activity relationship (SAR) study showed that, pentacyclic triterpenes have been successfully applied as a privileged scaffold for the inhibitor of USP7 and CDDO-Me suppressed ovarian cancer tumour growth in a xenograft model. Based on these data, we plan to design and synthesize a series of pentacyclic triterpene-based USP7 inhibitors. These studies may provide novel insight for developing high selective and efficient USP7 inhibitor, which can be used for elucidating the biological function of USP7. Also, obtaining small lead compound with independent intelletual property is promising.

泛素特异性蛋白酶USP7通过影响p53、PTEN等蛋白的稳定性和定位等，在前列腺癌、骨髓瘤等多种肿瘤的发病中起重要作用。USP7已成为一个新的肿瘤治疗靶标。但是，目前的USP7抑制剂特异性不高，细胞活性不强。因此，发展高选择性和高效的USP7抑制剂具有重要价值。最近我们发现，多种五环三萜类化合物（如熊果酸、CDDO-Me）在体外和细胞内可以选择性抑制USP7的活性，并诱导肿瘤细胞死亡。我们对此类抑制剂进行了初步的构效关系分析，并验证了其在小鼠模型上的抗肿瘤效果。本项目拟在此基础上，以熊果酸等小分子为先导化合物，进一步设计、合成与优化抑制剂的结构，发现在酶水平、细胞水平和选择性上最优的以五环三萜为骨架结构的新型USP7小分子抑制剂，研究小分子与USP7的结合模式，为USP7靶向抗肿瘤药物的研发提供新的见解和先导化合物，为USP7的生物学功能研究提供新的分子探针。

USP7已成为一个新的肿瘤治疗靶标，通过影响p53、PTEN等蛋白的稳定性和定位等，在多种肿瘤的发病中起重要作用。发展高选择性和高效的USP7抑制剂具有重要价值。在本项目中，我们综合运用合理药物设计、化学合成和生物测试方法发展了多种高效高选择性的USP7小分子抑制剂，并通过研究USP7的蛋白晶体结构，结合计算生物学和分子生物学实验方法，揭示了小分子抑制剂发挥作用的分子机制。在此期间，我们建立了完善的分子水平和细胞水平的USP7筛选平台，并最终了验证小分子抑制剂在细胞与动物水平的生物效应。研究内容具体包括：以乌苏烷结构为骨架结构的高效高选择性的USP7小分子抑制剂的设计与合成；天然化合物藤黄酸对USP7抑制作用，及其体内肿瘤靶向递送体系的建立；以P5091为先导化合物的USP7小分子抑制剂的设计与合成；基于USP7小分子抑制剂的新PROTAC技术的建立。这一工作为以USP7为靶标的具有自主知识产权的抗肿瘤药物的研发奠定基础，并为后续进一步合理发展新的USP抑制剂提供指导。此外，本项目发展的USP7选择性的小分子化合物，对于USP7通路的研究具有很好的特异性，这一结果为研究USP7介导的与肿瘤相关的细胞生长、增殖和凋亡等信号传导通路的研究工作提供了有力的科学工具。