肿瘤治疗的新希望：死亡相关蛋白激酶破译

　　

    在细胞调亡与细胞癌变间扮演重要角色的死亡相关蛋白激酶（Death Associated Protein Kinase，DAPK）的破译将为治疗癌症提供了新思路，范德比尔特大学（Vanderbilt University）和美国西北大学（Northwestern University）的研究人员最近确定了DAPK关键结构域的空间三位结构，并建立了该酶的活性定量分析方法。

    研究结果发表在2001年10月出版的Nature Structural Biology和2001年10月19日出版的Journal of Biological Chemistry上，由于DAPK可作为药物治疗因脑损伤和休克导致的神经细胞损伤的新靶位，制药界对DAPK表现出浓厚的兴趣。

    两篇文章的作者是范德比尔特大学生物学副教授Martin Egli和美国西北大学药物研发计划的负责人D. Martin Watterson，Egli研究小组确定了DAPK激酶结构域的空间三位结构，而Watterson研究小组建立了DAPK活性的定量分析方法。DAPK是一个由多个不同的结构域组成的蛋白质，它是以色列Weizmann科学院研究员Adi Kimchi1995年在基因组中扫描启动细胞程序死亡的基因和抑癌基因时发现的。

    DAPK含有一个“死亡作用域”（death domain），启动细胞自杀性的死亡，称为细胞程序死亡或者细胞调亡，除了大多数的母细胞外，所有的细胞都会经历这一过程。由于该程是细胞有序的死亡，周围的细胞能够吸收发生调亡的细胞的成分，并且不会引起机体的免疫反应，这一点对像大脑这样的封闭性组织十分重要。早期的研究显示，DAPK广泛存在于各种细胞调亡系统中，并且在调亡过程的初期就被激活，其活性持续到细胞发生不可逆的自毁为止。

    DAPK的另一个关键结构域是激酶结构域，它的作用是脱去三磷酸腺苷（ATP）的磷酸基团，并将它连接到其它特定的底物蛋白上，这个过程是控制细胞活动的最常见方法，称为磷酸化过程。科学家很早就认识到DAPK的激酶结构域在启动细胞程序死亡过程中起着重要的作用，但是对该结构域的作用机制却不清楚。DAPK激酶结构域空间三位结构的确定和酶活定量方法的建立将为进一步深入的研究打下坚实的基础。

    Egli说，他们在开始这个计划的时候并没有想到DAPK激酶结构域可作为药物的作用靶位，但是许多的制药公司都在向他们咨询信息。制药公司的浓厚兴趣来自于1999年发表的一项关于DAPK能显著加速神经元死亡的动物实验报告，目前还没有能够治疗因脑损伤或休克引起的神经细胞死亡的方法或药物，这种死亡过程会持续几小时到几天，其间神经元不断地死亡而加剧最初的脑损伤。

    通过动物实验研究，研究人员发现DAPK的表达水平随着细胞的调亡而增加，此过程是同步的 ，并且DAPK负责启动细胞调亡， DAPK的抑制剂有可能减轻因脑损伤带来的神经细胞的死亡。Watterson说，目前医生拿脑损伤毫无办法，因而能够减轻脑损伤的DAPK抑制剂自然也就成为人们的关注焦点。但是，首要问题是研究人员必须找到有效的DAPK小分子抑制剂，而DAPK激酶结构域空间三位结构的确定和酶活定量方法的建立为药物研发人员设计、开发、筛选该类药物铺平了道路。

    DAPK活性的定量方法发表在Journal of Biological

    Chemistry上，Watterson和药物研发计划的研究人员Anastasia V. Velentza、Andrew M. Schumacher及 Curtis Weiss分离出DAPK激酶结构域磷酸化的底物多肽，他能被DAPK以不同的速率磷酸化，这使得他们建立了测定DAPK活性的定量方法，并且确定了该酶的最适底物。采用这种测定方法，药物研发人员可以在大量化合物中筛选DAPK的抑制剂，筛选到的化合物具有最终药物的分子结构，这种筛选可能得到的是DAPK弱抑制剂。一旦找到这种抑制剂，研究人员将根据Egli在Nature Structural Biology上提供的DAPK激酶结构域三维空间结构信息对该抑制剂的结构进行适当地调整，Egli和他的实验室前任助手目前在美国Sloan-Kettering癌症研究中心工作的 Valentina Tereshko 及Marianna Teplova为研究人员提供其它已知激酶结构域的高精度三位空间结构，提供的精度越高，药物研发人员就越容易利用分子模拟技术设计出最终可封闭酶活中心并且能抑制酶正常功能的药物。

    DAPK在癌症治疗中也同样重要，过去认为癌症是细胞生长失去控制而产生的一种疾病，现在这个概念已经扩展为细胞死亡过程产生异常而导致的疾病，人类各种癌变组织中的DAPK表达水平很低，在这个意义上讲，人们可以开发出重新激活细胞程序死亡的药物来治疗癌症，新近发表的研究报告为在正常组织和病变组织中寻找DAPK底物蛋白提供了重要信息。

    明年春，Watterson、 Egli和他们的合作者将在新奥尔良举行的实验生物学会议上发表开发DAPK抑制剂的初期研究报告。

（基因潮）