综述:BiP 和 Grp94 的结构与功能动态:治疗发现的机遇

时间:2025年4月20日
来源:TRENDS IN Pharmacological Sciences

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本文聚焦内质网分子伴侣结合免疫球蛋白蛋白(BiP)和葡萄糖调节蛋白 94(Grp94),它们虽为潜在治疗靶点,但因同源性高、细胞生物学复杂等难以抑制。文中介绍针对 BiP 和 Grp94 的靶向研究进展,以及机器学习助力药物研发,值得关注。

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引言


结合免疫球蛋白蛋白(Binding immunoglobulin protein,BiP)和葡萄糖调节蛋白 94(glucose - regulated protein 94,Grp94)是位于内质网(endoplasmic reticulum,ER)的分子伴侣,在确保蛋白质正确折叠、维持蛋白质稳态方面发挥着关键作用。然而,当内质网应激时,它们的过表达会推动多种疾病的发展进程,因此成为极具潜力的治疗靶点。但由于二者高度同源、细胞内生物学机制复杂,且对疾病状态下可靶向特征认识不足,抑制它们颇具挑战。本文将总结 BiP 和 Grp94 在结构与功能动态研究方面的最新进展,探索如何利用这些成果开发新型治疗手段,并探讨机器学习方法在加速药物发现中的应用。

BiP 和 Grp94 作为治疗靶点的挑战


BiP 和 Grp94 与疾病关系密切,是理想的治疗靶点。但它们之间较高的同源性,使得开发选择性抑制剂困难重重。同时,二者在细胞内的生物学过程复杂,我们对疾病状态下它们可被靶向的特征了解有限,这都为抑制它们的功能、发挥治疗作用设置了障碍 。

针对 BiP 的靶向研究进展


通过高通量筛选实验靶向 BiP 的底物结合域,在识别 BiP 的选择性化合物方面展现出了希望。这种方法为开发针对 BiP 的有效抑制剂开辟了新途径,有望解决此前因难以区分 BiP 和其他相似蛋白而导致的靶向难题,为后续基于 BiP 靶点的药物研发奠定了基础。

针对 Grp94 的靶向研究进展


靶向 Grp94 核苷酸结合域位点 2 的抑制剂具有选择性。这种选择性源于热休克蛋白 90(Hsp90)家族成员间的细微结构差异,具体来说,Grp94 的螺旋 1 具有灵活性,能够发生重排,这一独特的结构特征使得针对位点 2 的抑制剂能够精准作用于 Grp94,避免对其他 Hsp90 家族成员产生影响,为开发 Grp94 特异性抑制剂提供了关键依据。

机器学习在药物研发中的应用


机器学习技术在药物研发中具有巨大潜力。它能够深入洞察抑制剂的结合机制、别构效应,以及分子伴侣与疾病之间的关系。通过分析大量数据,机器学习模型可以预测与体内疗效相关的结合动力学,帮助研究人员更快地筛选出有潜力的药物分子,加速药物发现的进程,为开发针对 BiP 和 Grp94 的新型治疗药物提供有力支持。

结论


BiP 和 Grp94 作为内质网分子伴侣,在疾病发生发展中扮演着重要角色,虽然靶向它们面临诸多挑战,但目前针对二者的靶向研究已取得一定进展。高通量筛选实验和利用 Grp94 结构特点设计的抑制剂为治疗药物开发带来了希望,而机器学习技术的应用则为加速药物研发提供了新的机遇。未来,随着研究的不断深入,有望基于这些成果开发出更多有效的治疗方法,为相关疾病的治疗带来新的突破。

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