化学磷酸化蛋白质组学为 AKT 抑制剂的靶点和作用方式提供了新的线索,ACS Chemical Biology

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化学磷酸化蛋白质组学为 AKT 抑制剂的靶点和作用方式提供了新的线索
ACS Chemical Biology ( IF 3.5 ) Pub Date : 2021-03-23 , DOI: 10.1021/acschembio.0c00872
Svenja Wiechmann _{1,

2,

3} , Benjamin Ruprecht ₁ , Theresa Siekmann ₁ , Runsheng Zheng ₁ , Martin Frejno ₁ , Elena Kunold ₄ , Thomas Bajaj ₅ , Daniel P Zolg ₁ , Stephan A Sieber ₄ , Nils C Gassen ₅ , Bernhard Kuster _{1,

2,

3,

6}

Affiliation

由于其在致癌信号传导中的重要作用，AKT 已经进行了广泛的药物发现工作，导致在高级临床试验中研究了小分子抑制剂。为了更好地了解这些药物如何在分子水平上发挥其治疗作用，我们结合使用kinobeads和磷酸蛋白质组学的化学蛋白质组学靶点亲和力分析来分析五种临床AKT抑制剂AZD5363（Capivasertib）、GSK2110183（Afuresertib）、GSK690693、Ipatasertib和在 BT-474 乳腺癌细胞中。Kinobead 分析确定了这些化合物的 4 到 29 nM 目标，并表明 AKT1 和 AKT2 是唯一的常见目标。类似地，测量磷酸化蛋白质组对相同抑制剂的反应确定了约 1700 个受调节的磷酸化位点，其中 276 个受所有五种化合物的干扰。该分析通过 119 种磷蛋白扩展了已知的 AKT 信号网络，这些磷蛋白可能代表 AKT 的直接或间接目标。在这个新网络中，41 个受调节的磷酸化位点包含 AKT 底物基序，重组激酶检测验证了 16 个为新型 AKT 底物。这些包括 CEP170 和 FAM83H，表明 AKT 在有丝分裂和细胞骨架组织中的调节功能。此外，发现 ULK1-FIP200-ATG13-VAPB 复合物上的特定磷酸化模式可以确定 ULK1 的活性状态，从而导致响应于 AKT 抑制的自噬升高。和重组激酶测定证实了 16 种是新型 AKT 底物。这些包括 CEP170 和 FAM83H，表明 AKT 在有丝分裂和细胞骨架组织中的调节功能。此外，发现 ULK1-FIP200-ATG13-VAPB 复合物上的特定磷酸化模式可以确定 ULK1 的活性状态，从而导致响应于 AKT 抑制的自噬升高。和重组激酶测定证实了 16 种是新型 AKT 底物。这些包括 CEP170 和 FAM83H，表明 AKT 在有丝分裂和细胞骨架组织中的调节功能。此外，发现 ULK1-FIP200-ATG13-VAPB 复合物上的特定磷酸化模式可以确定 ULK1 的活性状态，从而导致响应于 AKT 抑制的自噬升高。

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Chemical Phosphoproteomics Sheds New Light on the Targets and Modes of Action of AKT Inhibitors

Due to its important roles in oncogenic signaling, AKT has been subjected to extensive drug discovery efforts leading to small molecule inhibitors investigated in advanced clinical trials. To better understand how these drugs exert their therapeutic effects at the molecular level, we combined chemoproteomic target affinity profiling using kinobeads and phosphoproteomics to analyze the five clinical AKT inhibitors AZD5363 (Capivasertib), GSK2110183 (Afuresertib), GSK690693, Ipatasertib, and MK-2206 in BT-474 breast cancer cells. Kinobead profiling identified between four and 29 nM targets for these compounds and showed that AKT1 and AKT2 were the only common targets. Similarly, measuring the response of the phosphoproteome to the same inhibitors identified ∼1700 regulated phosphorylation sites, 276 of which were perturbed by all five compounds. This analysis expanded the known AKT signaling network by 119 phosphoproteins that may represent direct or indirect targets of AKT. Within this new network, 41 regulated phosphorylation sites harbor the AKT substrate motif, and recombinant kinase assays validated 16 as novel AKT substrates. These included CEP170 and FAM83H, suggesting a regulatory function of AKT in mitosis and cytoskeleton organization. In addition, a specific phosphorylation pattern on the ULK1-FIP200-ATG13-VAPB complex was found to determine the active state of ULK1, leading to elevated autophagy in response to AKT inhibition.

更新日期：2021-04-16

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