唐凱，左佳輝，余斌，劉宏民

（鄭州大學藥學院，河南 鄭州 450001）

大多數(shù)蛋白在經(jīng)過轉(zhuǎn)錄翻譯后往往需要經(jīng)過合適的折疊及翻譯后修飾（post-translational modification，PTM）才能夠行使正常的生物學功能，其中組蛋白修飾作為表觀遺傳學的重要調(diào)節(jié)機制，主要包括甲基化、乙?；⒎核鼗约傲姿峄?，這些修飾既可以單獨發(fā)揮作用，也能夠通過相互協(xié)同的方式共同調(diào)節(jié)基因的表達[1]。而組蛋白的甲基化修飾是一個包括催化甲基化和去甲基化的可逆過程，主要發(fā)生在尾部的賴氨酸和精氨酸殘基上，它在染色質(zhì)形成、X染色體的失活、基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控等方面發(fā)揮著重要作用，與腫瘤、免疫、衰老等多種生理過程都有密切關(guān)系[2]。1999年，Agaard等[3]發(fā)現(xiàn)了組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶， 2004年，哈佛大學Yang Shi教授課題組首次發(fā)現(xiàn)了賴氨酸特異性去甲基化酶1（lysine specific demethylasesz 1，LSD1），證實了組蛋白的甲基化是一個可逆過程[4]；截至目前，已有多個課題組報道了組蛋白去甲基化酶Jumonji C（JmjC）家族[5]。隨著研究的不斷深入，組蛋白的甲基化修飾過程中未知的問題逐漸被人們揭開。

組蛋白去甲基化酶5（lysine-specific demethylases 5，KDM5）是JMJD（jumonji domain containing）家族中重要的一員，通過特異性去除組蛋白3第4位賴氨酸（H3K4）甲基化修飾，參與表觀遺傳調(diào)控過程，與腫瘤、免疫、耐藥等疾病的發(fā)生發(fā)展有密切關(guān)系[6-8]。作為一個潛在的腫瘤治療靶標，KDM5的生物學功能及其抑制劑開發(fā)已成為腫瘤生物學和抗腫瘤靶向藥物研發(fā)領(lǐng)域的熱點問題。本文主要針對KDM5的結(jié)構(gòu)、生物學功能及代表性抑制劑展開綜述。

1 組蛋白去甲基化酶的腫瘤生物學功能

組蛋白賴氨酸特異性去甲基化酶可分為黃素腺嘌呤二核苷酸輔酶（flavin adenine dinucleotide，F(xiàn)AD）依賴的單胺氧化酶LSD1和包含JmjC結(jié)構(gòu)域的JMJD蛋白家族。LSD1特異性去除H3K4、H3K9單雙甲基化，進而激活或抑制基因表達[9]；而JMJD家族蛋白包括KDM2A/B、KDM3A/B、KDM4A-E、KDM5A-D、KDM6A-B、KDM8等多個亞家族，選擇性催化不同底物（見圖1a）[10]，JMJD家族蛋白JmjC結(jié)構(gòu)域高度保守，由2個組氨酸 (His)和1個谷氨酸 (Glu)組成（見圖1b）。

KDM5的去甲基化機制如圖2所示，主要依賴Fe2+和α-酮戊二酸（α-ketoglutaric acid，α-KG）催化H3K4去甲基化修飾。首先它可以特異性識別三甲基化修飾的賴氨酸（H3K4Me3），繼而在O2的參與下，通過α-KG和Fe2+的氧化，無需氫供體即可催化組蛋白甲基賴氨酸生成不穩(wěn)定的羥基化中間體（甲醇胺），同時伴隨產(chǎn)生琥珀酸和CO2；甲醇胺中間體進一步水解生成二甲基化狀態(tài)賴氨酸（H3K4Me2）和甲醛。KDM5繼而催化H3K4Me2的去甲基化過程也是以同樣的方式進行[11]。

在JMJD家族中，KDM5分為KDM5A、KDM5B、KDM5C、KDM5D共4個 亞 型，其 中KDM5C、KDM5D與腫瘤關(guān)聯(lián)的研究報道較少。去甲基化酶KDM5A與KDM5B在病人肺癌組織中高表達，并遠高于癌旁組織和正常組織，與肺癌的侵襲與轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，siRNA誘導的KDM5B表達量降低可抑制腫瘤細胞生長、侵襲與轉(zhuǎn)移[12-13]。Settleman課題組在Cell[14]和Nature Chemical Biology[15]上發(fā)文指出KDM5A在表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）突變的非小細胞肺癌耐藥細胞中高表達，且與肺癌耐藥形成相關(guān)，KDM5A敲除或小分子抑制劑CPI-455處理可增加細胞內(nèi)H3K4Me3水平，有效清除肺癌耐藥細胞。Cell和Science Translational Medicine分別發(fā)表題為《Drugging drug resistance》[16]和《Targeting the cancer cells that just won’t go away》[17]的評論性論文，強調(diào)KDM5在肺癌耐藥性產(chǎn)生以及靶向KDM5清除耐藥細胞方面的重要性。大量的研究表明：KDM5具有重要且廣泛的腫瘤生物學功能（見圖3），在乳腺癌、前列腺癌、黑色素瘤、胃癌等多種腫瘤組織中亦過表達，對增殖、周期調(diào)控、轉(zhuǎn)移與侵襲、分化等過程發(fā)揮關(guān)鍵作用，且其表達水平與腫瘤的惡化程度相關(guān)[18-19]，KDM5表達水平降低或敲除可明顯抑制腫瘤的轉(zhuǎn)移與侵襲等[20]。Roesch等[21]報道抑制黑色素瘤細胞的氧化呼吸鏈可阻止KDM5B高表達的耐藥細胞產(chǎn)生，增加對化療藥物的敏感性，進而克服黑色素瘤內(nèi)源性多重耐藥?；贙DM5重要的腫瘤生物學功能，其已成為一個重要的表觀遺傳調(diào)控靶點，設(shè)計靶向KDM5的小分子化合物是腫瘤靶向藥物研發(fā)領(lǐng)域的一個重要方向。

2 去甲基化酶KDM5的結(jié)構(gòu)

JMJD家族蛋白KDM5A與KDM5B結(jié)構(gòu)從原核生物到高等生物高度保守[22]，分別含有1690個和1544個氨基酸殘基，均包含JmjC、JmjN、ARID、PHD和C5HC2-ZF 5個結(jié)構(gòu)域（見圖4c），JmjN結(jié)構(gòu)域與轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)相關(guān)，在JmjN和JmjC中間有ARID和PHD1結(jié)構(gòu)域，ARID為DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域，PHD1特異性識別H3K4Me，促進KDM5的去甲基化酶活性，該結(jié)構(gòu)域的缺失可導致細胞內(nèi)H3K4Me3水平增高[23]，干擾PHD1-H3K4Me0相互作用能夠降低KDM5B的去甲基化酶活性[24]，且PHD1-H3K4相互作用與KDM5B高表達的三陰性乳腺癌的轉(zhuǎn)移密切相關(guān)[25]，是重要的去甲基化酶活性變構(gòu)調(diào)節(jié)位點[26]；C端的PLU，PHD2和PHD3也是酶活性必須結(jié)構(gòu)域[27]，其中PHD2/3能夠識別H3K4Me2和H3K4Me3，PHD結(jié)構(gòu)域的突變或小分子抑制劑可干擾其識別H3K4Me3底物，進而抑制白血病轉(zhuǎn)化[28-29]；中科院上海生命科學研究院杜嘉木研究員課題組報道C5H2鋅指結(jié)構(gòu)域?qū)Ｒ恍宰R別H3R2和H3Q5，進而提高H3K4Me3的底物專一性[30]；JmjC結(jié)構(gòu)域是KDM5家族酶催化活性中心，特異性識別H3K4位點。目前已有KDM5A/B-小分子配體復合物的高分辨晶體結(jié)構(gòu)報道（見圖4a與4b）[15,30]，其為進一步基于結(jié)構(gòu)的抑制劑設(shè)計提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

3 KDM5抑制劑的研究進展

近年來，通過對化合物庫的高通量篩選并結(jié)合相應(yīng)的藥物設(shè)計手段，已發(fā)現(xiàn)多種不同結(jié)構(gòu)骨架的KDM5抑制劑，其中部分抑制劑（CPI-455、EPT103182）已經(jīng)進入臨床前研究[15,31]，但目前仍沒有藥物上市，大部分抑制劑還處于早期研究階段。本部分將根據(jù)化合物的結(jié)構(gòu)類型對代表性的KDM5抑制劑進行總結(jié)。

3.1 鄰苯二酚類抑制劑

2013年， Sayegh等[7]利用ALPHA技術(shù)通過高通量篩選技術(shù)發(fā)現(xiàn)了一類具有鄰苯二酚結(jié)構(gòu)的化合物具有KDM5B抑制活性，如咖啡酸（1，IC50=2.88 μmol · L-1）、秦皮乙素（2，IC50= 4.60 μmol · L-1），該類化合物通過與KDM5B的輔酶Fe2+的螯合作用形成配合物從而發(fā)揮抑制作用。該類型化合物通常穩(wěn)定性較差，易被氧化為醌式結(jié)構(gòu)，且具有典型的假陽性化合物（pan-assay interference compounds，PAINS）結(jié)構(gòu)片段，如鄰苯二酚等，通常會造成一定的假陽性結(jié)果。基于此類結(jié)構(gòu)的進一步優(yōu)化需要全面的酶水平和細胞水平的生物學功能驗證。

3.2 α-酮戊二酸類抑制劑

α-KG是KDM5的輔因子，以α-KG作為苗頭化合物開發(fā)α-KG類似物，如N-草酰甘氨酸[32]，其 對KDM4A、KDM4C、KDM4E的IC50分 別 為250、500及78 μmol · L-1，N-草酰甘氨酸能夠與α-KG競爭性結(jié)合Fe2+，但由于細胞內(nèi)源性的α-KG濃度較高，此類抑制劑通常表現(xiàn)出較弱的細胞水平活性[33]。牛津大學Schofield教授課題組對三羧酸循環(huán)中產(chǎn)生代謝物與KDM5B的相互作用進行了探究，研究結(jié)果顯示其代謝物水平的升高會競爭性抑制α-KG，從而抑制KDM5B的作用，促進腫瘤的發(fā)生發(fā)展[34]。如圖5所示，三羧酸循環(huán)中間體與KDM5B的結(jié)合區(qū)全部集中在α-KG結(jié)合口袋，因此結(jié)合方式與α-KG類似，羧酸一端的羰基與Lys517形成靜電相互作用，同時與Tyr425的羥基形成氫鍵作用，另一端的酮酸基團在與金屬離子螯合的同時，還可與Thr581，Ser507，Glu501上的官能團產(chǎn)生氫鍵作用。其中檸檬酸（citrate，3）、異檸檬酸（isocitrate，4）及α-KG（5）的還原產(chǎn)物2-羥基戊二酸（D/L-2-HG，6和7）對KDM5B抑制作用較弱；琥珀酸（succinate，8）中等程度的抑制KDM5B（IC50為62 μmol · L-1），酶動力實驗顯示化合物8競爭α-KG（Ki為27 μmol · L-1）；延 胡 索 酸（fumarate，9）和蘋果酸（malate，10）對KDM5B表現(xiàn)出較弱的抑制活性（IC50均大于100 μmol · L-1）；丁酮二酸（oxaloacetate，11）與α-KG競爭性的抑制KDM5B（IC50為15 μmol · L-1，Ki為54 μmol · L-1）?；诖私Y(jié)果，推測可能與腫瘤細胞中的線粒體代謝物異檸檬酸脫氫酶（IDH）突變有關(guān)，正常細胞中IDH催化異檸檬酸產(chǎn)生α-KG，參與三羧酸循環(huán)，但腫瘤細胞中發(fā)生突變的IDH則會催化生成2-羥基戊二酸（2-Hydroxyglutaric acid，2-HG），在一定程度上抑制α-KG的結(jié)合[35]。

3.3 吡啶二羧酸類似物抑制劑

2，4-吡啶二羧酸（2，4-pyridinedicarboxylic acid，2，4-PDCA，12）是首個被證實能夠在酶水平和細胞水平抑制KDM5B的吡啶二羧酸類化合物（IC50=3.0 μmol · L-1）[36]，其作為苗頭化合物被廣泛用于設(shè)計新型KDM5抑制劑（見圖6）。KDOAM-25（13）有效抑制KDM5A、KDM5B、KDM5C和KDM5D（IC50均小于100 nmol · L-1），并對其他α-KG/Fe2+依賴的加氧酶亞家族、激酶與受體表現(xiàn)出很好的選擇性，抑制黑色素瘤細胞MM1S的H3K4Me3去甲基化過程與增殖[37]；KDM5-C49（14）有效抑制KDM5A和KDM5B（IC50分別為40和160 nmol · L-1），并具有較好的選擇性，其與KDM5A的結(jié)合模式如圖6所示（PDB ID：5A3T）[38]，異煙酸基團競爭占據(jù)了α-KG的結(jié)合位點（圖6a為α-KG與KDM5A的結(jié)合模式，圖6b為化合物14與KDM5A的結(jié)合模式），與α-KG類似，化合物14的末端羧基與K501、Y409等周圍氨基酸存在著廣泛的極性作用和疏水相互作用，形成廣泛的氫鍵網(wǎng)絡(luò)。其吡啶環(huán)的氮原子和2位氨基甲基上的氮原子均與金屬離子發(fā)生配位作用，從而形成雙齒配體（見圖6c），同時二甲氨基末端的6個原子限制在同一個平面構(gòu)象中，尤其是N11的乙基基團與三甲基化的賴氨酸其中一個甲基有非常好的重疊效應(yīng)，并被V584、N585包圍，呈開放的“三明治”構(gòu)象（見圖6d）。但比較兩者結(jié)合模式，α-KG的結(jié)合模式引起了N493側(cè)鏈構(gòu)象的改變，使得N493與Q557通過氫鍵作用作為“橋梁”連接在一起（見圖6a），而14沒有像圖6e中α-KG那樣占據(jù)配位點4和5，而是轉(zhuǎn)移到5和6（見圖6c），N493與占據(jù)4位金屬配位點的水分子形成氫鍵，第2個水分子被帶到異煙酸末端羧基上，使得抑制劑、N493與Q557三者之間通過至少3個水分子連接起來。以上構(gòu)象表明化合物14通過競爭性地占據(jù)甲基賴氨酸結(jié)合位點（見圖6f），從而對KDM5表現(xiàn)有強效抑制作用[38]。其酯化產(chǎn)物KDM5-C70（15）可抑制黑色素瘤細胞增殖，增加細胞內(nèi)H3K4Me3水平[27]。

此外，Stafford課題組在2，4-PDCA類似物的基礎(chǔ)上，設(shè)計并合成了其衍生物N19-0881（16），其對KDM5A和KDM5B均表現(xiàn)出強有效的抑制活性（IC50分別為13和2 nmol · L-1）[38]，如圖7所示，研究其晶體結(jié)構(gòu)（PDB ID：5IWO）[38]可以發(fā)現(xiàn)該化合物換用堿性較弱的吡唑環(huán)來代替吡啶環(huán)，并且降低了由于化合物與金屬螯合作用過強可能帶來的毒性，需要特別指出的是，結(jié)構(gòu)中的吡啶聯(lián)吡唑上的2個氮原子與金屬離子絡(luò)合，是活性顯著提高的關(guān)鍵因素（見圖7a）；另外，芐基基團部分仍保持與結(jié)合口袋的疏水相互作用，其中苯環(huán)4位氯原子與Q75的側(cè)鏈氨基距離為3.2×10-10m，誘導形成Q75側(cè)鏈氨基與S479的羰基氧和主鏈酰胺氮原子之間的2個氫鍵作用（見圖7b）。同時，該化合物的細胞水平實驗結(jié)果表明在乳腺癌細胞系ZR-5-1中亦具有較好的KDM5抑制活性（EC50= 90 nmol· L-1），并使細胞內(nèi)H3K4Me3水平提高了10倍[39]。

3.4 嘧啶酮類抑制劑

Vinogradova 等[15]通過高通量篩選發(fā)現(xiàn)嘧啶酮類化合物CPI-455（17）能夠有效抑制KDM5A、KDM5B與KDM5C（IC50分別為10、3和14 nmol · L-1），并對其他JMJD亞家族表現(xiàn)出良好的選擇性。CPI-455與KDM5A的共晶結(jié)構(gòu)（PDB ID：5CEH）（見圖8），可以發(fā)現(xiàn)CPI-455的氰基與金屬離子形成絡(luò)合，同時7位羰基氧與N575側(cè)鏈形成氫鍵作用（見圖8a），中央嘧啶酮芳香環(huán)與Y472、F480、W503發(fā)生π-π相互作用，6位的異丙基則剛好占據(jù)Y409、S478形成的結(jié)合口袋，幾乎沒有多余的空間可以容納更大的基團（見圖8b）；同時細胞實驗表明CPI-455能夠增加多種細胞如PC-9細胞內(nèi)H3K4Me3水平，在體內(nèi)外模型上有效抑制厄洛替尼誘導的非小細胞肺癌耐藥細胞的產(chǎn)生與存活[15]，同時能夠有效抑制對替莫唑胺產(chǎn)生耐藥性的惡性膠質(zhì)瘤細胞的增殖[40]，在化療時考慮與CPI-455聯(lián)合用藥可能會有更好效果。為進一步改善CPI-455的細胞水平活性和口服生物利用度，該課題組通過進一步的結(jié)構(gòu)優(yōu)化得到化合物18，其能夠有效抑制KDM5A和KDM5B（IC50分別為15和4.7 nmol · L-1），對其他JMJD亞家族表現(xiàn)出良好的選擇性，且細胞活性有所改善（H3K4Me3 EC50= 0.34 μmol · L-1）[41-42]； C497被鑒定為僅在KDM5成員中存在的非催化殘基，為進一步提高對JmjC亞家族選擇性，Saleta等[43]基于KDM5非催化區(qū)域特有的半胱氨酸C497設(shè)計了KDM5共價抑制劑PZ-7（19），對KDM5A和KDM5B的IC50均為10 nmol · L-1。共晶結(jié)構(gòu)顯示（見圖9），化合物19保持了氰基與金屬離子的配位作用和羰基氧的氫鍵相互作用，盡管未觀察到共價鍵的形成，但氯乙?；鶊F與C497距離僅為5.8×10-10m，C497的巰基完全具備進攻氯乙酰基的α碳發(fā)生取代反應(yīng)形成共價結(jié)合的能力。體外酶活數(shù)據(jù)表明相較于對KDM4A及KDM4B，化合物19對KDM5其他亞型表現(xiàn)出強有力的選擇性（大于500倍），同時由于化合物19與KDM5的不可逆結(jié)合能夠有效減少與α-KG的競爭力（1 μmol · L-1α-KG條件下，IC50= 7 nmol · L-1），但細胞通透性較差（計算脂水分配系數(shù)clogP=-0.74）,因此細胞水平活性并未有較大的改善（EC50= 2.5 μmol · L-1）。

3.5 聯(lián)氮雜芳基類化合物

如圖10所示，2016年，Bavetsias等[44]報道的嘧啶酮稠合的聯(lián)氮雜芳基類化合物20選擇性抑制KDM4B和KDM5B（IC50分別為17和14 nmol · L-1），Caco-2細胞腸轉(zhuǎn)運實驗也表明其具有較好的細胞通透性（表觀滲透系數(shù)Papp= 6.34×10-6cm · s-1）；2019年， Bavetsias課 題組在該化合物的基礎(chǔ)上進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，得到化合物21，其對KDM4B和KDM5B抑制活性仍有效保持的前提下，顯著提高其細胞通透性（Papp =11.64×10-6cm · s-1），在水溶性、血漿蛋白結(jié)合率以及其他藥代動力學參數(shù)方面也有比較好的表現(xiàn)[45]。化合物21與KDM5B的共晶結(jié)構(gòu)（PDB ID：6H4T）[45]顯示（見圖10），吡啶環(huán)和與其相連的吡唑環(huán)上的2個氮原子與金屬離子的絡(luò)合作用是保持活性的關(guān)鍵作用，稠和的嘧啶酮羰基氧和內(nèi)酰胺的氮原子分別與K206、Y132形成分子間氫鍵作用，和化合物20中的苯環(huán)相比，21中的螺環(huán)體系稍微靠近V313，距離由4×10-10m變?yōu)?.7×10-10m，更有利于疏水作用的形成。

此外，葛蘭素史克公司開發(fā)的GSK-J1（22）及其前藥GSK-J4（23）均對KDM5B表現(xiàn)出一定的抑制活性（IC50分別為0.17和9.7 μmol · L-1），不過進一步對JMJD家族其他蛋白評價后發(fā)現(xiàn)22對KDM6A與KDM6B的選擇性更高（IC50分別為0.053和0.028 μmol · L-1），但由于該化合物帶有極性官能團，難以透過細胞膜，因此在細胞水平方面表現(xiàn)不佳（IC50＞ 50 μmol · L-1）。隨后研究團隊開發(fā)了相應(yīng)的酯23作為前藥，細胞活性也隨之提高（IC50= 3.1 μmol · L-1）[46]。共晶結(jié)構(gòu)（PDB ID：5FPU）顯示（見圖11），22結(jié)合在KDM5B的α-KG位點，其中芳基雜環(huán)部分與金屬離子形成雙齒配體，在ARG98側(cè)鏈的作用下通過“waterbridge”間接將金屬離子與HIS587連接起來，末端的羧酸基團羰基氧分別與LYS517、ASN509形成氫鍵作用[47]。

3.6 其他類

除上述KDM5抑制劑外，亦有一些其他具有代表性結(jié)構(gòu)特征的KDM5抑制劑報道。德克薩斯大學安德森癌癥中心Cheng教授課題組基于KDM5非催化位點處的Cys481設(shè)計了首個共價抑制劑N71（24），通過引入邁克爾受體，使小分子能夠與Cys481巰基發(fā)生不可逆結(jié)合，形成共價相互作用，從而實現(xiàn)對KDM5的抑制作用[48]（見圖12）。對24進行評價后發(fā)現(xiàn)對KDM5的選擇性大大提高（KDM4A的IC50= 5.35 μmol · L-1，KDM5A的IC50=0.32 μmol · L-1，KDM5B的 IC50= 0.22 μmol · L-1，KDM6A的IC50＞ 60 μmol · L-1），并對KDM5亞家族表現(xiàn)出酶濃度依賴性抑制模式，在細胞毒測試中盡管該化合物對乳腺癌細胞有一定的抑制作用，但細胞內(nèi)H3K4Me3表達量并未有明顯變化，24是否脫靶或者細胞內(nèi)存在H3K4Me代償機制仍有待確定；其共晶結(jié)構(gòu)（PDB ID：6DQB）[48]（見圖12）顯示24與其他抑制劑占據(jù)KDM5的α-KG活性位點作用模式不同，它通過結(jié)構(gòu)中的烯丙基酰胺與C481的巰基基團發(fā)生邁克爾加成反應(yīng)形成共價鍵結(jié)合。另外，酰胺鍵的羰基與C481主鏈的酰胺氮原子產(chǎn)生氫鍵作用，二甲氨基基團的2個甲基各自與R76和S479的主鏈羰基氧存在較弱的氫鍵作用。

Classon教授課題組通過篩選Genentech/Roche小分子化合物庫發(fā)現(xiàn)了廣譜KDM5抑制劑KDM5AIN-1（25，KDM5A IC50= 45 nmol · L-1；KDM5B IC50= 56 nmol · L-1；KDM5C IC50= 55 nmol · L-1）[49]，對其他亞家族包括KDM1A、KDM2B、KDM3B、KDM4C、KDM6A、KDM7B均表現(xiàn)出良好的選擇 性（其 中KDM4C的IC50= 4.1 μmol · L-1，而 其他亞型蛋白在10 μmol · L-1濃度下的抑制率均小于50%），同時能夠增加PC9細胞內(nèi)H3K4Me3水平（EC50= 960 nmol · L-1）。研究者報道了其晶體結(jié)構(gòu)（PDB ID：5V9T）（見圖13）[49]，結(jié)構(gòu)中吡唑環(huán)上的異丙基基團競爭性占據(jù)α-KG與H3K4Me3的結(jié)合口袋，吡唑環(huán)的2個氮原子及相鄰的羰基氧共同與金屬離子發(fā)生絡(luò)合作用，形成雙齒配體，同時吡咯烷與環(huán)丙基之間的酰胺羰基氧與K501的氨基產(chǎn)生氫鍵作用。

葛蘭素史克公司公開的GSK467（26）對KDM5的選擇性抑制作用（KDM5A-D的IC50均小于0.1 μmol · L-1）遠高于對KDM4C（IC50= 5.1 μmol · L-1）和KDM3A的抑制活性（IC50= 33.9 μmol · L-1），但在多發(fā)性骨髓瘤細胞（MM1S）中的作用效果并不理想（50 μmol · L-1濃度下，Western-blotting結(jié)果顯示H3K4Me3表達量沒有明顯增加），對該腫瘤細胞株的抗增殖活性也比較弱（IC50＞ 50 μmol · L-1），推測可能與GSK467的細胞膜通透性有關(guān)[27]；在其共晶結(jié)構(gòu)（PDB ID：5FUN）[27]中可見（見圖14），化合物小分子結(jié)合在α-KG活性口袋，吡啶環(huán)上的氮原子與金屬離子形成單齒配體，吡啶并嘧啶酮母核與周圍的Trp486、Phe496、Tyr488發(fā)生疏水相互作用，并且嘧啶酮的羰基氧與Lys517產(chǎn)生極性相互作用。

澳門大學Chung-Hang Leung教授課題組報道了首個基于金屬銠的高活性高選擇性KDM5A抑制 劑KDM5A-Rh-1（27，IC50= 23.2 nmol · L-1），對KDM1A、KDM4B及KDM6B抑制活性較弱（3 μmol · L-1時 抑 制 率 分 別 為61.1%、10.2%、58.4%），并且能夠激活p27的轉(zhuǎn)錄表達以及增加三陰性乳腺癌細胞中H3K4Me2/3的積累，從而誘導細胞凋亡，實現(xiàn)抑制腫瘤細胞惡性增殖的目的，如能夠顯著抑制MDA-MB-231腫瘤細胞生長，IC50達到90.1 nmol · L-1，實現(xiàn)了很好的抗增殖作用。體內(nèi)動物實驗結(jié)果顯示，化合物27顯著抑制三陰性乳腺癌小鼠模型的腫瘤生長，每天口服給藥4 mg/kg腫瘤抑制率達到48%，而對正常小鼠無明顯毒副作用。

4 結(jié)語與展望

組蛋白去甲基化酶KDM5通過調(diào)控組蛋白賴氨酸去甲基化過程及參與形成靶基因啟動子抑制性復合物，影響細胞增殖與凋亡，進而促進腫瘤的發(fā)生發(fā)展。因此，KDM5是新型抗腫瘤藥物研發(fā)中的潛在藥物靶標。已報道的KDM5小分子抑制劑復合物共晶結(jié)構(gòu)也為進一步的藥物設(shè)計提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，有利于高活性高選擇的KDM5小分子抑制劑的設(shè)計。迄今為止，已有較多結(jié)構(gòu)類型的KDM5抑制劑報道，但因其本身的一些性質(zhì)原因，如選擇性差、作用機制不明確、與細胞內(nèi)高濃度的α-KG競爭性結(jié)合等，目前尚未進入臨床試驗階段，這也提示我們關(guān)于KDM5抑制劑的開發(fā)與作用機制的研究仍需進一步努力。