癌の発症におけるブラキュリィの役割
ブラキュリのがん、特にコルドーマへの影響は、新しい治療の可能性を示している。
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Tボックスファミリーの転写因子は、遺伝子の活動を調整することで体に重要な役割を果たしてるんだ。このタンパク質は人間に18種類あって、さまざまな動物種にも見られるんだよ。遺伝子の活動を促進したり抑制したりすることができて、いろんな細胞のタイプの発達に欠かせないんだ。Tボックス遺伝子に問題があると、いろんな発達障害が起こることがあるんだ。
ブラキュリーとがんの役割
Tボックスファミリーの中でも重要なメンバーがブラキュリーで、これはTBXT遺伝子によってコードされてる。ブラキュリーは20世紀初頭に最初に発見されて、それ以来たくさん研究されてるんだ。特定の体の構造、特に脊椎を形成するのに必要な脊索の発達に重要なんだ。ただ、人間の発達が進むと、ブラキュリーの発現は大幅に減少して、甲状腺や下垂体などのいくつかの組織を除いてあまり見られなくなるんだ。
興味深いことに、さまざまながんに異常なブラキュリーのレベルが見つかってて、特に稀な骨がんの一種であるコルドーマとの関連が強いんだ。コルドーマは脊髄に沿って発生し、胚の脊索から残った細胞から生じると考えられてる。残念ながら、コルドーマの治療は難しくて、手術に続いて放射線治療や化学療法が必要になることが多いんだ。このがんは再発しやすく、影響を受ける人は通常中央値で約7.7年の生存期間しかないんだ。
最近の研究では、TBXT遺伝子がコルドーマ患者でしばしば重複して存在し、病気の細胞成長に重要だってわかったんだ。また、ブラキュリー遺伝子内の特定の遺伝的変異(G177D)が同定されて、コルドーマを発症するリスクを高めることがわかった。この変異はブラキュリータンパク質のアミノ酸を変えちゃうけど、この変化がタンパク質の機能に与える具体的な影響はまだ不明なんだ。
他のがんにおけるブラキュリー
コルドーマだけじゃなくて、ブラキュリーは他の種類のがんにも関与してるみたい。どうやら、成長を促進したり、癌細胞が元の場所から広がるのを助ける上皮-間葉転換(EMT)というプロセスを手助けするみたい。この転換は転移にとって重要で、がん細胞が体の他の部分に広がるんだ。ブラキュリーの特定の遺伝子との相互作用がこのプロセスにおける役割の鍵だって提案されてて、特にE-カドヘリン遺伝子に影響を与えることがあるんだ。
ブラキュリーの高いレベルは、いくつかの化学療法や放射線に対する抵抗性とも関係してるんだ。この情報は、ブラキュリーを標的にすることが特定のがんの治療に効果的かもしれないって示唆してるんだ。
ブラキュリーを標的にすることの課題
ブラキュリーは腫瘍の中で重要な役割を果たしてるから、新しいがん治療の有望なターゲットに見えるんだけど、ブラキュリーのような転写因子を標的にするのは一般的に難しいんだ。このタンパク質には薬が結合するための明確なポケットやエリアがないから、効果的な治療法を作るのが難しいんだ。従来の薬の発見方法はここではうまくいかないかもしれない。
研究者たちは、ブラキュリーの構造を調べて、効果的に標的にする方法を探してるんだ。彼らはタンパク質の形やDNAとの相互作用を視覚化するために取り組んでる。これはその機能を妨げる方法を理解するのに重要なんだ。X線結晶構造解析のような先進的な技術を使えば、ブラキュリーがDNAにどのように結合するかや、その機能への影響を確認できるんだ。
ブラキュリーの構造の理解
実験室の研究で、研究者たちはブラキュリーがDNAに結合した結晶構造を成功裏に作成し、特定のDNA配列を認識する方法を調べることができたんだ。ブラキュリーの構造はTボックスファミリーの他のメンバーに似てるけど、独自の特徴も持ってることがわかったんだ。
ブラキュリーは特定の方法でDNAに結合することが一般的で、研究者たちはそれが認識する共通の配列を特定したんだ。この認識は遺伝子の活動を調整する上での役割にとって重要なんだ。これらの相互作用を理解することで、科学者たちはそれを妨げる方法を探り、新しいがん治療法につながる可能性があるんだ。
フラグメントスクリーニング技術
研究者たちは、潜在的な薬剤候補を特定するためにフラグメントスクリーニング技術を使ってるんだ。これは小さな分子をブラキュリーの結晶に浸して、結合するかどうかを見る方法なんだ。結果を分析することで、ブラキュリーを標的にする薬の開発において有望な出発点となる小さな部品やフラグメントを見つけることができるんだ。
このスクリーニング中に、研究者たちはブラキュリーの異なる部分に結合する複数のフラグメントを見つけたんだ。これらのフラグメントのすべてが直接効果的な薬につながるわけではないけど、新しい薬剤候補を設計するための貴重な洞察を提供してくれるんだ。
薬剤候補の最適化
さまざまな結合フラグメントを発見した後、研究者たちはその効果を高めるためにこれらの候補を最適化することに焦点を当てるんだ。このプロセスには、フラグメントの化学構造を微調整して、標的への結合親和性を向上させることが含まれるんだ。
化学組成の修正は、より効果的な候補を生み出す可能性があって、これは治療薬としてだけでなく、がんや他のプロセスにおけるブラキュリーの機能を研究するためのツールとしても役立つかもしれないんだ。
G177D変異の生物学的関連性
G177D変異はブラキュリーがDNAに結合する方法を大きく変えるわけじゃないけど、その生物学的意義を理解することは重要なんだ。研究者たちはこの変異が生きた環境でどのように振る舞うかを調べるために細胞株を研究してるんだ。
G177D変異の存在は、ブラキュリーの全体的な活動に特に大きな影響を与えないようで、通常型と変異型の両方を標的にする必要があることを示唆してるんだ。
結論
要するに、Tボックスファミリーのタンパク質、特にブラキュリーはコルドーマを含むいくつかのがんにおいて重要な役割を果たしてるんだ。転写因子を標的にすることには課題があるけど、ブラキュリーの構造と機能の理解の最近の進展は、将来の研究に向けて有望な道を提供してるんだ。フラグメントスクリーニングや構造的な洞察を活用することで、研究者たちはブラキュリーを標的にした効果的な治療法を開発できると楽観的に考えてて、コルドーマやこの重要なタンパク質に関連した他のがんの患者に利益をもたらす可能性があるんだ。
タイトル: Structures of the human transcription factor brachyury offer insights into DNA recognition, and identify small molecule binders for the development of degraders for cancer therapy
概要: The transcription factor brachyury is a member of the T-Box family of transcription factors. It is active during embryogenesis and is required for the formation of the posterior mesoderm and the notochord in vertebrates. Aside from its role in embryogenesis, brachyury plays an essential role in tumour growth of the rare chordoma bone cancer and is implicated in other solid tumours. Given that brachyury is minimally expressed in healthy tissues, these findings suggest that brachyury is a potential therapeutic target in cancer. Unfortunately, as a ligandless transcription factor, brachyury has historically been considered undruggable. To investigate direct targeting of brachyury by small molecules, we initially determined the structure of human brachyury both in complex with its cognate DNA and in the absence of DNA. Analysis of these structures provided insights into brachyury DNA binding and the structural context of the G177D variant which is strongly associated with chordoma risk. We used these structures to perform a crystallographic fragment screen of brachyury and identify hotspot regions on numerous pockets on the brachyury surface. Finally, we have performed follow-up chemistry on fragment hits and describe the structure-based progression of a thiazole-containing chemical series. Excitingly, we have produced brachyury binders with low {micro}M potency that can serve as starting point for further medicinal chemistry efforts. These data show that brachyury is ligandable and provides an example of how crystallographic fragment screening may be used to find ligands to target protein classes that are traditionally difficult to address using other approaches.
著者: Joseph A Newman, A. E. Gavard, N. Imprachim, H. Aitkenhead, H. E. Sheppard, P. A. Clarke, M. A. Hossain, L. Temme, H. Oh, C. I. Wells, Z. W. Davis-Gilbert, P. Workman, O. Gileadi, D. Drewry
最終更新: 2024-06-06 00:00:00
言語: English
ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.06.597736
ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.06.597736.full.pdf
ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。
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