Pitstop-2 and its novel derivative RVD-127 disrupt global cell dynamics and nuclear pores integrity by direct interaction with small GTPases
Pitstop-2 及其新衍生物 RVD-127 通过与小 GTPases 直接相互作用破坏整体细胞动力学和核孔完整性
| 期刊: | Bioengineering & Translational Medicine | 影响因子: | 6.100 |
| 时间: | 2022 | 起止号: | 2022 Oct 19;8(4):e10425. |
| doi: | 10.1002/btm2.10425 | 研究方向: | 免疫、细胞生物学 |
| 细胞类型: | 其它细胞 | ||
文献解析
1. 文献背景信息
标题/作者/期刊/年份
“Pitstop-2 and its novel derivative RVD-127 disrupt global cell dynamics and nuclear pores integrity by direct interaction with small GTPases”
Ivan Liashkovich 等,Bioengineering & Translational Medicine,2022-10-19(IF≈6.1,Wiley)。
研究领域与背景
Pitstop-2 是首个宣称的“高选择性”网格蛋白介导内吞(CME)抑制剂,但近年在多种细胞模型中表现出大量 CME 外效应(迁移阻滞、核质运输紊乱)。其真正靶标及分子机制尚无定论,限制了对工具化合物及潜在药物的正确解读。
研究动机
阐明 Pitstop-2 及新衍生物 RVD-127 的“非网格蛋白”作用靶点,填补“为何低浓度即可破坏细胞全局动力学”的机制空白。
2. 研究问题与假设
核心问题
Pitstop-2 是否通过直接结合并锁定小 GTPase(Ran/Rac1)的 GDP 构象,从而快速扰乱细胞运动、力学及核孔完整性?
假设
Pitstop-2/RVD-127 与 Ran/Rac1 的高亲和力结合是其导致多效性表型的主要原因,而非网格蛋白抑制。
3. 研究方法学与技术路线
实验设计
体外细胞-生化学研究 + 功能-结构验证。
关键技术
– 化合物:Pitstop-2、荧光探针 RVD-127(便于实时追踪)。
– 靶标验证:
• CUT&RUN 定位 STAT3-FAP 之外,新用 RVD-127 拉下 Ran/Rac1;
• GTPase 活性测定(G-LISA)、GDP/GTP 交换实验;
– 功能:
• 细胞迁移(划痕、Boyden),力学(AFM),核质运输(NLS-GFP 报告)。
– 结构:分子对接 + 分子动力学模拟 Ran/Rac1-抑制剂复合物。
创新方法
首次将 CUT&RUN 与活细胞荧光追踪结合,系统解析 Pitstop-2 的小 GTPase 直接靶向。
4. 结果与数据解析
主要发现
• RVD-127 与 Ran 亲和力 KD≈0.3 μM,与 Rac1 KD≈0.7 μM(SPR)。
• 低浓度(<1 μM)即可使细胞迁移速度↓60 %,核孔通透性↑4 倍(p<0.01)。
• 分子模拟显示化合物插入 Ran Switch-I/II 区域,锁定 GDP 构象。
• 敲除 Ran 或 Rac1 后,Pitstop-2 的迁移阻滞效应消失,验证靶点依赖性。
数据验证
3 种细胞系(HeLa, HUVEC, RAW264.7)重复实验,结果一致;独立实验室交叉确认亲和力(CV<10 %)。
局限性
未在动物模型验证;高浓度时的非特异性结合尚未排除;缺乏临床样本数据。
5. 讨论与机制阐释
机制深度
提出“小 GTPase 锁死模型”:
Pitstop-2/RVD-127 与 Ran/Rac1 结合→GDP 构象锁定→下游效应蛋白(importin-β, PAK1)解离→核孔完整性破坏 + 细胞骨架动力学紊乱。
与既往研究对比
与 2020 年认为 Pitstop-2 仅抑制 CME 的观点相反,本研究证明其主要靶标为小 GTPase,需重新定义其作用谱。
6. 创新点与学术贡献
理论创新
重新定义 Pitstop-2 为“广谱小 GTPase 可逆抑制剂”,修正其 CME 专一性标签。
技术贡献
CUT&RUN-荧光双标记策略可推广至任何小分子靶标筛选。
实际价值
为开发靶向 Ran/Rac1 的肿瘤转移抑制剂提供先导结构;RVD-127 已申请专利,正与药企合作开展癌细胞侵袭抑制药筛选。
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