前言
核磁共振在大多数药化人的印象中，一般用于分子结构的鉴定，而对其在药物设计中的应用可能知之甚少，实际上，其发展由来已久。
早在年，大牛中的大牛StephenW.Fesik在还没到而立之年的JMC上发表第一篇NMR用于药物设计后，又在年，凭借NMR登顶Science，而后，Fesik组利用NMR先后发现了K-Ras，Mcl-1，Bcl-2，Bcl-xL，WDR5等极具挑战靶点的强效小分子[1,2]。
帅气的StephenW.Fesik
今天分享的便是该课题组最近发表于JMC上的最新工作——使用基于片段的方法和基于结构的设计发现WDR-MYC抑制剂[3]。
背景：该研究涉及到一个靶点——MYC。MYC是一种转录调控蛋白，能够调控基因转录，控制着多达15%的人类基因表达，涉及了细胞的增殖、分化和凋亡，并且是调控肿瘤细胞代谢及蛋白合成的关键位点。如果MYC出现问题，细胞增殖就会失控进而引发癌症。实际上，绝大多数肿瘤都存在MYC的异常，包括宫颈癌、乳腺癌、结肠癌、肺癌、胰腺癌和胃癌，甚至脑瘤[4]。
WDR5是一种支架蛋白，包含七个以β-螺旋桨形状排列的WD40重复序列，该序列通常在介导蛋白-蛋白相互作用的蛋白质中被发现。WDR5上目前被发现有两个主要的结合位点——WIN位点和WBM位点。
免疫共沉淀（Co-IP）研究发现MYC上有个高度保守的区域（MbIIIb），可以与WDR5的WBM位点结合。染色质免疫共沉淀测序(ChIP-seq)和致突变实验显示，MYC有效识别靶点基因需要WDR5的参与，WDR5是将MYC募集到其靶基因所需的关键辅助因子
因此使用小分子破坏WDR5?MYC相互作用也许是个治疗肿瘤的可行方法。
先导设计：利用NMR筛选出与WDR5具有高结合力的小分子，并得到这些“片段小分子”与WDR5的共晶结构，共晶结构显示，大多数“片段小分子”的疏水部分嵌入WDR5-WBM位点的疏水凹槽(定义为S1口袋)，与之形成疏水相互作用。
进一步的，将优选的F2与之前报道的小分子1叠加，发现两者的“拼接”可以更好的占据结合口袋。
结构优化：最初的优化集中在替换左下侧的疏水部分，环戊烷由于在取代基大小和疏水平衡之间达到平衡，是最优的，但是结果依然不够理想，最强化合物Kd才0.4μM，因此继续对其优化，但咪唑环的替换被证明不能增强活性。
化合物与蛋白的共晶结构显示，WDR5还存在一个未被占据的口袋——S5，因此随后的优化集中在咪唑2-位的延伸，并最终得到了活性最强的化合物12.
结果：染色质免疫沉淀（ChIP）分析和定量PCR实验发现，当细胞用20μM的12处理10h时，MYC募集依赖于WDR5，并且基因座的MYC数量减少。更为重要的是，MYC的募集数量几乎不受ZFPM1和ZMF的影响（ZFPM1和ZMF是MYC结合独立于WDR5的两个位点），并且值得注意的是，该结果并非归因于WDR5的表达改变或与基因座的结合，因为针对WDR5的ChIP实验证明了用12和NC处理的细胞之间具有可比的水平。此外，之前的实验结果显示，部分化合物抑制了MLL-1的生化组蛋白甲基转移酶活性（在完整的WDR5，RBBP5，ASH2L，DPY30——简写：WRAD）。而已知功能性WRADMLL复合物需要蛋白质与WDR5的WIN和WBM位点结合。
这些数据证实，破坏WBM位点的相互作用可以使复合物的转移酶活性失活，这可能是通过破坏WDR5-RBBP5的相互作用，从而阻止WRAD复合物的形成。
总结
Simon等基于NMR的片段筛选，将优选的片段引入之前报道的化合物，得到的系列化合物提高了成药性（相比之前报道），且它们中的部分部分化合物也被证明能有效抑制WDR5-MYC相互作用。虽然优化过程比较简单（共晶显示，WDR5结合口袋较大，该系列小分子还具有继续优化的潜力），但是运用的思路及技术却值得我们去深入发掘。更为重要的是，部分结合能力较强的化合物可以被用作化学探针，用于研究细胞内WDR5与MYC的相互作用。这对于深入研究WDR5-MYC蛋白蛋白相互作用至关重要。
参考文献：
[1]FesikSW.NMRstudiesofmolecular
