WEE1是一种高度保守的细胞周期调节蛋白,可以抑制细胞进入有丝分裂,促进细胞完成DNA复制和修复。
青云瑞晶已完成WEE1靶点的蛋白表达和结构解析。基于这些实验条件和库存蛋白,青云瑞晶将项目的交付时间缩短至1-2个月,并确保项目的成功交付。
蛋白纯化结果(周期:现货或者3周)
结晶和结构解析(周期:1-2周)
01.WEE1研究背景
WEE1(Wee1-like protein kinase)是最早发现于裂殖酵母中的一种核激酶,属于丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶家族成员,是细胞周期进程的关键调节因子。WEE1通过抑制周期蛋白依赖性激酶1(Cyclin-dependent kinase 1,CDK1)来抑制细胞进入有丝分裂,从而影响细胞大小
02.WEE1蛋白的结构与功能
WEE1是一种高度保守的细胞周期调节蛋白,人类WEE1基因编码647个氨基酸,主要包含3个结构域:N端长调控结构域、中心激酶结构域和短的C端调控结构域(图1)。N端结构域包含两个磷酸化位点,Ser53和Ser 123,它们提供靶向Wee1破坏的信号。还包含三个潜在的PEST区域和一个假定的核定位信号(Arg-Arg-Arg-Lys-Arg)。短c端结构域倒数第二个残基Ser645的磷酸化产生14-3-3结合位点。
(图片来源:Structure, Vol. 13, 541–550, April, 2005)
WEE1 激酶结构域N端是WEE1激酶的激活区域,主要抑制周期蛋白依赖性激酶1-周期蛋白B(cyclin-dependent kinase1-cyclinB,CDK1-CyclinB)复合物去磷酸化,该区域包含1个富甘氨酸环和3段富含脯氨酸、谷氨酰胺、丝氨酸、苏氨酸的序列,这些泛素化识别位点可以严格控制WEE1的细胞内半衰期;C-端结构域主要包含催化段(残基序列422-433)和活化段(残基序列462-486)(图2)。
(图片来源:PROGRESS IN PHARMACEUTICAL SCIENCES 2022,46 (1): 71-80)
03.WEE1的调控机制
WEE1是细胞周期G2/M检查点的关键调控因子,允许细胞在进入有丝分裂之前进行DNA损伤修复。WEE1通过磷酸化CDK1 Tyr15,使CDK1维持在非活性状态,从而抑制CDK1-cyclin B复合体的活性,使细胞分裂停滞在G2-M检验点,负调控细胞周期,其生物学意义是使未来得及修复的DNA损伤被修复,防止细胞携带DNA损伤就进入有丝分裂期。另外,WEE1在S期还发挥重要调控作用,一方面WEE1在DNA复制完成之前抑制CDK1 Tyr15,阻止细胞由S期进入G2期;另一方面,在S后期WEE1磷酸化组蛋白H2B Try37位点,并抑制多个组蛋白基因转录(图3)。在S期和G2期,WEE1表达量增加,活性增强,有利于DNA的修复;进入分裂期后,WEE1活性降低,使细胞顺利完成分裂。
(图片来源:PROGRESS IN PHARMACEUTICAL SCIENCES 2022,46 (1): 71-80)
除了WEE1参与DNA损伤修复,正常细胞DNA损伤还通过抑癌基因p53介导的ATM/ATR-P53-CDK4/CyclinD和ATM/ATR-P53-CDK2/CyclinE两种通路抑制抑癌基因Rb磷酸化,使细胞阻滞在G1期,完成DNA修复。研究发现,肿瘤细胞p53突变率较高,大约超50%肿瘤细胞发生p53突变。p53功能缺陷肿瘤细胞G1/S检查点失活,这使DNA损伤修复主要依赖G2/M检查点。这时再抑制WEE1会使G2/M检查点失活,驱动细胞过早进入分裂期,导致有丝分裂灾难,产生合成致死(SL)效应。
04.WEE1的功能作用
研究发现,WEE1在胰腺癌、恶性黑色素瘤、恶性胶质瘤等多种恶性肿瘤中过表达,而且其在卵巢癌、黑色素瘤和胶质母细胞瘤中的高表达与相关肿瘤的不良预后相关。鉴于WEE1与p53存在合成致死效应,WEE1被认为是肿瘤药物研发的潜力靶点。
合成致死是新药研发的热门方向,其中p53和WEE1作为合成致死搭档,是国内外药企积极布局的潜力靶点。相较已取得成功的PARP靶点,WEE1靶点进展缓慢,在研药物最快进入2期临床。适应症上,WEE1主要被开发用于治疗实体瘤。除了单药治疗肿瘤,WEE1抑制剂还被开发联合多种抗肿瘤药物治疗肿瘤。