PSD95蛋白GK?結構域在腦卒中中的作用及其靶向干預

缺血性腦卒中 (Ischemic strok , IS) 是一種由動脈突然閉塞引起的急性腦血管疾病，具有發病率高、復發率高、死亡率高和致殘率高等特點。目前，腦卒中是僅次于缺血性心臟病的全球第二大死因。目前，美國 FDA 批準的治療方法僅有靜脈溶栓和機械取栓。然而，以上兩種療法均有嚴格的時間窗，并且血管再通后造成的再灌注損傷依然難以避免。因此，開發新型神經保護劑對抑制急性缺血或者再灌注損傷，延長治療時間窗，具有重要意義。

PSD95 蛋白是突觸后致密（ Postsynaptic density ， PSD ）的重要支架蛋白，在突觸信號傳遞和可塑性調節中發揮重要作用。作為一個多結構域蛋白， PSD95 蛋白主要有 PDZ1 、 PDZ2 、 PDZ3 、 SH3 和 GK 結構域組成。既往研究指出， PSD95 蛋白通過其 PDZ2 結合 N- 甲基 -D- 天冬氨酸受體（ N-methyl-D-aspartic acid receptor, NMDAR ）和神經元型一氧化氮合酶（ Neuronal nitric oxide synthase, nNOS ）形成 NMDAR/PSD95/ nNOS 復合物調控突觸可塑性和神經代謝，并在 卒中 病理狀態下介導興奮性毒性 ，造成神經元再灌注損傷 。針對該三元復合物，目前已經開發了具有神經保護作用的多肽 NA-1 和小分子化合物 ZL006 ，然而，位于 PSD95 蛋白碳末端的 GK 結構域 在腦卒中疾病中的 功能 尚 不明確。

近日，陸軍軍醫大學歐陽勤教授團隊聯合 上海交通大學朱金偉教授、新橋醫院楊清武教授團體 在AngewandteChemie International Edition上發表了文章4-Dimethylaminophenol: A‘Smaller’-Molecule PPI Inhibitor Targeting the PSD95 GK Domain Against Ischemic Stroke。該研究介紹了PSD95蛋白GK結構域，是缺血性腦卒中中一個值得關注的新型干預靶點，GK通過與nNOS相互作用介導興奮性毒性；而4-dimethylaminophenol可作為“更小分子”PPI抑制劑，通過干擾PSD95和nNOS蛋白相互作用，減輕興奮性毒性，發揮神經保護作用。

在該研究中，研究團隊通過對化合物片段庫進行篩選，意外發現了一種氰化物解毒劑—— 4- 二甲氨基苯酚——能夠與 PSD95 GK 結構域結合，并通過 X-ray 晶體衍射（ PDB ID: 9UDJ ） 、氫氘交換 - 質譜 HDX-MS 和生物素下拉實驗驗證了其結合位點。通過 GST 下拉實驗 和蛋白質譜 ，研究發現 PSD95 蛋白 GK 結構域能夠與 nNOS 蛋白發生相互作用，進一步截斷實驗確定 285-304 位點（ nNOS ）介導其相互作用 。隨后，借助 GK 結構域的已報道多肽 DLS-CTAT 初步驗證 其可以干擾 PSD95 和 nNOS 相互作用， GK 結構域可以作為神經保護的靶點。最后，作者通過腦卒中細胞模型（氧糖剝奪 OGD 、 NMDA 興奮性刺激模型）、小鼠 MCAO 模型以及人腦類器官 OGD 模型 對 GK 結構域的小分子抑制劑 4- dimethylaminophenol 的神經保護作用進行了 確證 ，并對 4- dimethylaminophenol 的構效關系進行了初步研究。綜上，本研究 拓展了 PSD95-GK 結構域在神經系統病理過程中的作用認識 ，并重申了低分子量的小分子化合物在蛋白 - 蛋白相互作用開發過程中的重要性。

圖 1 PSD95 蛋白 GK 結構域的小分子抑制劑 4-Dimethylaminophenol 的發現和作用機制圖

原文鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.4654079

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