大自然已经进化出激酶-底物对用于磷酸化的位点，底物和细胞位置特异性诱导。蛋白激酶C（PKC）通过其C1结构域与膜结合，其中配体与该结构域结合诱导膜易位和随后基于PKC的其膜相关靶标的磷酸化。配体的极性头基团与C1的亲水口袋的结合提供了连续的疏水表面，而配体的疏水尾部促进了PKC的膜易位。 最近，哈佛医学院的医学助理教授Amit Choudhary团队在《Angew. Chem. Int. Ed.》上发表了一篇题为“Synthetic Reprogramming of Kinases Expands Cellular Activities of Proteins”的研究论文。该团队报道了磷酸化诱导嵌合小分子（PHICS），其促进激酶和靶蛋白之间的接近。PHICS改变了AMP活化蛋白激酶（AMPK）的特异性，以诱导细胞中Bruton酪氨酸激酶（BTK）上的天然磷酸化。
图1 A) 改进的PKC粘合剂苯内酰胺核心的合成路线。B) PHICS的模块化合成。 图2 A）PHICS4和非活性模拟iPHICS4的结构。B）PHICS4诱导的PKC或C1-ABL在HEK293T细胞中细胞质BRD4磷酸化。用抗磷酸-PKC-底物基序抗体探测免疫沉淀的BRD4-HA，并用PHICS4观察到磷酸化水平明显高于iPHICS4（图2A，B）。这些结果表明，通常与膜定位靶标相互作用的PKC可以通过C1结构域重定向到细胞质蛋白，并在细胞环境中诱导磷酸化。 图3 A）PHICS5 和非活性模拟iPHICS5的结构。B）PHICS5诱导的BTK（S180A）在HEK293T细胞中由PKC磷酸化。正如预期的那样，使用PKC基序抗体在PHICS5存在下观察到更高水平的BTK（S180A）磷酸化。C）Ser to Asp/Ala突变对BTK自磷酸化的影响。D）PHICS在BTK S180A变体上扩展PKC的生物活性。这些结果表明，BTK的S180A变体的活性可以通过PKC诱导的BTK新磷酸化来抑制。 图4 A）PHICS6和PKC粘结剂VS1012的结构，为了证明该方法对其他靶点的推广性，在体外测试了ABL靶向PHICS6。B），C）PHICS6诱导的K562细胞中内源性BCR-ABL（B）和ABL（C）的磷酸化，用磷酸化-ABL（Thr735）抗体检测内源性PKC。用PHICS6和PKC结合剂VS1012处理K562细胞作为对照，并且在PHICS6存在下观察到BCR-ABL的Thr735处的磷酸化程度更高（图4A，B），还检测到pThr735在PHICS6处理的样品中ABL上的富集（图4C）。这种磷酸化对于与蛋白结合和诱导ABL的细胞质螯合至关重要。D）PHICS6对K562和KCl22-s细胞活力的影响。数据表明，PHICS6诱导K562细胞的剂量依赖性死亡，EC50为2.6 μM（图4D），而PKC和ABL结合剂VS1012和VS1088在高达10 μM（活力>80%）的浓度下没有任何显著影响。同样，另一种BCR-ABL依赖性癌细胞系KCl22-s的活力也受到MICCS6的影响，EC50为3.4 μM。 综上所述，该团队报道了一种模块化且高效的合成路线，用于多个蛋白质靶标的PHICS的快速组合组装。极性连接子与苯甲内酰胺核心的附着招募了PKC用于胞质靶标的磷酸化，即使它通常作用于膜相关的靶标。这些基于PKC的PHICS可以磷酸化多个新基质（BRD4，ABL和BCR-ABL），并将新磷酸化添加到已知的PKC（BTK）底物中。使用磷酰化方法，证实这些新磷酸化抑制BTK的活性，通过允许安装新“关闭开关”来调节高活性BTK变体的途径。此外，设计的PHICS分子在抑制BCR-ABL依赖性癌细胞方面显示出有希望的活性。该团队提出的研究拓宽了PHICS的范围，并证明了嵌合分子通过重新布线激酶的特异性来诱导细胞中非自然磷酸化的效用，扩展了细胞中蛋白质功能多样化的化学工具包，并为癌症的治疗提供了新的治疗策略。 论文信息 Synthetic Reprogramming of Kinases Expands Cellular Activities of Proteins Dr. Veronika M. Shoba, Dr. Dhanushka N. P. Munkanatta Godage, Dr. Santosh K. Chaudhary, Dr. Arghya Deb, Dr. Sachini U. Siriwardena, Dr. Amit Choudhary Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202202770
