化学生物学BETブロモドメイン化学プローブのエンジニア制御された選択性のバンプアンドホールアプローチ

小分子は、個々のタンパク質の生物学的機能と治療可能性を調査するための有用なツールですが、標的タンパク質が他のタンパク質と構造ドメインを共有する場合、選択性を達成することは困難です。ブロモおよび末端（BET）タンパク質は、転写調節、エピジェネティクス、および癌における役割のために関心を集めています。BETブロモドメイン（アセチルリジンを結合するタンパク質相互作用モジュール）は、強力な小分子阻害剤によって標的とされていますが、これらの阻害剤は個々の家族の選択性を欠いています。既存の小分子阻害剤であるI-BET/JQ1のエチル誘導体を開発し、ナノモルの親和性でロイシン/アラニン変異体ブロモドメインに結合し、野生型ブロモドメインと比較して最大540倍選択性を達成することを示しました。細胞培養研究は、最初のブロモドメインの遮断だけで、クロマチンから特定のBETタンパク質Brd4を置き換えるのに十分であることが示されました。このアプローチの拡大は、人間の生理学と疾患における単一のBETタンパク質の個々の役割を特定するのに役立ちます。

Small molecules are useful tools for probing the biological function and therapeutic potential of individual proteins, but achieving selectivity is challenging when the target protein shares structural domains with other proteins. The Bromo and Extra-Terminal (BET) proteins have attracted interest because of their roles in transcriptional regulation, epigenetics, and cancer. The BET bromodomains (protein interaction modules that bind acetyl-lysine) have been targeted by potent small-molecule inhibitors, but these inhibitors lack selectivity for individual family members. We developed an ethyl derivative of an existing small-molecule inhibitor, I-BET/JQ1, and showed that it binds leucine/alanine mutant bromodomains with nanomolar affinity and achieves up to 540-fold selectivity relative to wild-type bromodomains. Cell culture studies showed that blockade of the first bromodomain alone is sufficient to displace a specific BET protein, Brd4, from chromatin. Expansion of this approach could help identify the individual roles of single BET proteins in human physiology and disease.