Cell子刊：这真是一个“假”抑制剂

看到标题，估计有不少人要开始义正辞严地鄙视本君，“又搞标题党！”咳咳，这次还真不是。最近，本君看了Cell Chemical Biology 杂志上的一篇Preview，标题就是“Fake Inhibitors: AMPK Activation Trumps Inhibition”，^[1] “假抑制剂”几个字好突兀，一下子就抓住了本君的眼球，暗自琢磨什么时候学术杂志也开始搞标题党这一套了？

静下心来仔细阅读，这篇Preview原来是介绍英国邓迪大学的D. Grahame Hardie教授团队关于AMPK（AMP-activated protein kinase）和激酶抑制剂的新论文。从事药化、生化和化学生物学研究的同学对激酶及其抑制剂一定不陌生，激酶催化的是从供体分子（如ATP）转移磷酸基团到特定靶分子（底物）的磷酸化过程，而大多数激酶抑制剂往往通过作用于激酶的ATP结合口袋来发挥其抑制作用。化合物SU6656是一个具有较高活性的Src激酶抑制剂，其结合位点也是位于激酶的ATP结合口袋。当然啦，生物体内具有多种多样的激酶，SU6656能和Src激酶结合自然也能和其他激酶结合。这不，Hardie课题组就发现，SU6656能和激酶AMPK结合，并且也是结合到了AMPK的ATP结合口袋，但是结合之后却不是抑制AMPK，反而激活了AMPK。因此，澳大利亚圣文森特医学研究所的Bruce E.Kemp博士等人在写这篇Cell Chemical Biology 的Preview时候，就戏称SU6656是个“假”抑制剂。

SU6656结构式。图片来源：Wikipedia

从理论上讲，一个化合物对一类靶点的抑制作用不能否定其对其他靶点的激活作用。并且，这种现象对研究化合物的脱靶（off-target）效应及相关副作用非常重要。但是如何发现化合物的脱靶效应并对其机制进行深入研究还是具有相当难度的。那我们就来简单看一下Hardie课题组是如何发现这个抑制剂的激活作用吧。

D. Grahame Hardie教授。图片来源：University of Dundee

作者的研究方向不是拍脑壳而来，也是在前期研究的基础上提出了新的科学假设。首先，之前有报道称Src激酶抑制剂SU6656在小鼠体内可以增强AMPK的信号通路，而Src激酶家族中的Fyn激酶敲除小鼠也变现出AMPK活化后的各种表现。大家一度认为SU6656很可能通过抑制Fyn激酶间接激活了AMPK。Hardie课题组为了搞清楚这里面具体的机制，从激活AMPK的几个途径进行了逐一排查，得到了以下重要线索：

• 能量物质AMP/ATP或ADP/ATP的比例变化可以激活AMPK，许多化合物通过调控这个比例间接激活AMPK。原文作者证明，SU6656并不改变能量物质比例。

• SU6656在无Src激酶的细胞中依然能够激活AMPK。

• SU6656对Thr172磷酸化的AMPK去磷酸化过程无明显抑制作用。

• SU6656结合到AMPK的ATP结合位点后促进了上游激酶LKB1对AMPK的Thr172磷酸化过程。

下面这个图更能形象地说明问题。

图片来源：Cell Chem. Bio.

可以这样解释作为激酶抑制剂的SU6656对AMPK的激活过程：一开始，SU6656作为抑制剂还是“尽忠职守”地与AMPK的催化活性位点结合，将AMPK执行激酶功能所必须的ATP“堵”在外面（下图①）。但这样“防得了初一，防不了十五”，SU6656的结合促进了AMPK被上游LKB1激酶所激活——通过磷酸化AMPK的Thr172残基（下图②）。然后就尴尬了，磷酸化的AMPK活性反而变得更高，抑制剂SU6656解离（下图③）之后立马开始更好地执行激酶功能——磷酸化下游靶标ACC（下图④⑤），直到下一个循环开始。

图片来源：Cell Chem. Bio.

这样看来，说SU6656是个“假”抑制剂有点冤枉它了，好心办了坏事。（SU6656：“我能怎么样？我也很绝望啊……”）

与之相比，临床上使用的激酶抑制剂索拉非尼（Sorafenib）虽然也能激活AMPK，但手段并不直接——通过抑制线粒体代谢和增加细胞AMP/ATP和（或）ADP/ATP的比例。

AMPK这个靶点很有意思，有海量研究报道其和各种疾病之间的关系，涉及到包括炎症、肿瘤、肥胖以及糖尿病等多种疾病。也有许多基于这个靶点的临床试验，但是到目前为止还没有爆出让人惊艳的临床试验结果。纵观这篇论文，里面涉及到的实验技术都是经典的生物化学、分子生物学、细胞生物学实验技术，整篇文章逻辑非常严密，各种证真和证伪应用的恰到好处。

这篇文章的最大特色可以说是其选题角度，可称得上是独具匠心。Hardie课题组在研究这个激酶方面做了非常多的工作，有大量的积淀，可以说是和AMPK相关的各种实验技术一应俱全。一个巧妙的选题结合其实验室成体系的研究技术，一篇有趣的文章就此而出。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Mechanisms of Paradoxical Activation of AMPK by the Kinase Inhibitors SU6656 and Sorafenib

Cell Chem. Bio., 2017, 24, 813-824.e4, DOI: 10.1016/j.chembiol.2017.05.021

参考资料：

1. Fake Inhibitors: AMPK Activation Trumps Inhibition

Cell Chem. Bio., 2017, 24, 775-777, DOI: 10.1016/j.chembiol.2017.07.005

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2451945617302386

（本文由乐只君子供稿）