子科生物報(bào)道：北京生命科學(xué)研究所/清華大學(xué)生物醫(yī)學(xué)交叉研究院王曉東實(shí)驗(yàn)室博士后李典镕于2015年發(fā)現(xiàn)人體內(nèi)包括雌激素（E2）在內(nèi)的一類小分子能夠誘導(dǎo)多種癌細(xì)胞凋亡。博士后艾有為通過全基因組CRISPR-Cas9篩選發(fā)現(xiàn)E2誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡依賴于PDE3A/SLFN12的表達(dá)，并且發(fā)現(xiàn)E2通過直接結(jié)合PDE3A來誘導(dǎo)PDE3A-SLFN12相互作用。隨后李典镕、陳潔等揭示PDE3A-SLFN12誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的機(jī)理（Molecular Cell,2019,1103）。

艾有為在齊湘兵實(shí)驗(yàn)室協(xié)助下進(jìn)行雌激素分子探針構(gòu)建的過程中，獲知一類烏檀屬吲哚生物堿小分子也能誘導(dǎo)癌細(xì)胞死亡。為了探索這些小分子化合物誘導(dǎo)細(xì)胞死亡的機(jī)理，艾有為博士與齊湘兵實(shí)驗(yàn)室，華東師范大學(xué)高栓虎實(shí)驗(yàn)室合作對(duì)這一類化合物進(jìn)行了構(gòu)效關(guān)系優(yōu)化。

最后發(fā)現(xiàn)其中的Nauclefine小分子誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡只需要5.8nM，并揭示了Nauclefine介導(dǎo)細(xì)胞凋亡的生化機(jī)理。作者近期在Nature Communications發(fā)表題為Analkaloid initiates phosphodiesterase 3A–schlafen 12 dependentapoptosis without affecting the phosphodiesterase activity的研究。

PDE3家族包含PDE3A和PDE3B兩個(gè)成員。PDE3A主要在心臟，平滑肌，血小板，卵巢等臟器中表達(dá)。PDE3A缺失的小鼠能正常存活，也能排出正常數(shù)目的卵細(xì)胞，但是卵細(xì)胞由于不能完成減數(shù)分裂，停留在生發(fā)泡期，導(dǎo)致雌性不育。
雖然PDE3抑制劑能夠用于多種疾病的改善，但是長(zhǎng)期抑制PDE3的活性被證明可能會(huì)引起心臟病人猝死，影響女性卵細(xì)胞成熟等風(fēng)險(xiǎn)?，F(xiàn)今幾乎所有的PDE抑制劑都用于抑制催化活性域中的cAMP/cGMP結(jié)合位點(diǎn)，但是由于PDE蛋白家族成員酶活性功能域的高度同源性，導(dǎo)致抑制劑選擇性差，造成早期PDE抑制劑研究并不順利，甚至帶來多重副作用。
本研究在發(fā)現(xiàn)烏檀屬吲哚生物堿Nauclefine能在低濃度誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡基礎(chǔ)上，開展了詳細(xì)的針對(duì)Nauclefine介導(dǎo)細(xì)胞凋亡的生化機(jī)理研究。
首先通過對(duì)靶點(diǎn)已知的小分子庫進(jìn)行篩選，作者發(fā)現(xiàn)多個(gè)PDE3抑制劑能夠完全抑制Nauclefine誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，提示PDE3蛋白可能參與Nauclefine誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡過程。通過遺傳學(xué)敲除PDE3A或者其結(jié)合蛋白SLFN12的細(xì)胞，作者發(fā)現(xiàn)Nauclefine與上述報(bào)道的E2一樣，通過PDE3A-SLFN12依賴的方式誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，并且在小鼠成瘤模型中抑制了腫瘤的生長(zhǎng)。
通過pulldown結(jié)合LC-MS/MS質(zhì)譜鑒定的方法，本研究驗(yàn)證了Nauclefine與PDE3A的結(jié)合，但是與已知的PDE3A酶活性抑制劑DNMDP結(jié)合模式并不完全一樣。于是作者探索了Nauclefine能否抑制PDE3A的磷酸二酯酶活性。體外酶活性實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明Nauclefine并不能抑制PDE3A對(duì)cAMP的水解，表明本研究發(fā)現(xiàn)一個(gè)全新的小分子化合物，能夠結(jié)合PDE3A，誘導(dǎo)PDE3A-SLFN12的結(jié)合，但是并不抑制PDE3A的酶活性。
先前的研究表明發(fā)展小分子化合物誘導(dǎo)PDE3A與SLFN12相互作用成為一種新型的抗癌治療方式。PDE3A與SLFN12的高表達(dá)是篩選有潛力用此方式進(jìn)行治療的癌癥病人的分子標(biāo)志物。但是PDE抑制劑特異性差，并且長(zhǎng)期抑制PDE3的酶活性可能會(huì)帶來心臟病人猝死，抑制女性生育，降低血小板數(shù)目等副作用的風(fēng)險(xiǎn)。
本研究發(fā)現(xiàn)Nauclefine代表一類全新作用機(jī)理的小分子化合物，這類小分子不抑制PDE3酶活性、但是誘導(dǎo)PDE3A與SLFN12相互作用、進(jìn)而引起癌細(xì)胞凋亡。以Nauclefine為代表的小分子具有用于癌癥治療的潛力，并且能避免由于抑制PDE酶活性帶來的多重副作用。

原文標(biāo)題：

Analkaloid initiates phosphodiesterase 3A–schlafen 12 dependentapoptosis without affecting the phosphodiesterase activity