DPP9 的生物学特性
二肽基肽酶 9(DPP9)属于脯氨酰寡肽酶 S9b 亚组,能切割 N 端倒数第二位的脯氨酸后肽键,在细胞内发挥多种重要功能。它与 DPP8 等家族成员结构相似,在人体和小鼠中广泛表达,尤其在脾脏、肝脏等器官和白细胞、上皮细胞中含量较高12。
DPP9 有两种变体,DPP9-short(DPP9-S)存在于细胞质,DPP9-long(DPP9-L)因含核定位信号可进入细胞核,但后者在细胞核中的功能尚不清楚。DPP9 可作用于多种底物,如 AK2、Syk、BRCA2 等,其底物偏好为 P1 位脯氨酸、P2 位疏水或芳香族氨基酸。此外,DPP9 还有多种结合蛋白,SUMO1 与 DPP9 的结合能激活和稳定其酶活性347。
DPP9 在免疫系统中的作用
DPP9 是炎症小体激活和细胞焦亡的抑制因子。NLRP1 和 CARD8 作为蛋白传感器,被病原体相关分子模式(PAMPs)激活后,会形成炎症小体,诱导细胞焦亡并释放细胞因子。DPP9 能与 NLRP1 和 CARD8 结合,抑制炎症小体的加工和下游 caspase 1 的激活。DPP9 敲入小鼠实验表明,其酶活性对新生小鼠存活至关重要,缺乏 DPP9 会导致 NLRP1 炎症小体通路激活,引发新生小鼠死亡。在人类中,DPP9 功能缺失的儿童会出现自身免疫疾病等多种症状,且 DPP9 基因的单核苷酸多态性(SNPs)与严重 COVID-19 相关568。
DPP9 还参与抗原肽的成熟过程。主要组织相容性复合体 I 类蛋白(MHC-I)负责呈递抗原肽,DPP9 能切割来自 RU1 蛋白的肽段,调节其在 MHC-I 上的呈递,影响免疫反应9。
此外,DPP9 对 B 细胞受体(BCR)介导的信号传导有调节作用。Syk 是 BCR 信号传导的关键酪氨酸激酶,DPP9 可靶向磷酸化的 Syk,使其降解,从而负向调节 Syk 信号,影响 B 细胞对 BCR 激活的反应持续时间,并维持 B 细胞的 “tonic” 信号水平,该信号异常与 B 细胞相关癌症有关1011。
DPP9 在 DNA 损伤修复中的作用
DPP9 在 DNA 损伤修复中发挥重要作用。细胞应对 DNA 双链断裂(DSBs)有非同源末端连接(NHEJ)和同源介导修复(HR)两条途径,BRCA2 是 HR 途径的关键蛋白。DPP9 可靶向 BRCA2 使其降解,调节其细胞内浓度,影响 Rad51 丝状体的形成和修复。DPP9 缺失的细胞对 DNA 损伤剂敏感,HR 修复存在缺陷121314。
DPP9 与 N - 降解途径
DPP9 是 N - 降解途径的上游组分。在真核细胞中,N - 降解途径是泛素 - 蛋白酶体系统的分支,依赖泛素 E3 连接酶识别和结合 N - 降解标签,使底物泛素化并被 26S 蛋白酶体降解。DPP9 可从底物 N 端去除两个氨基酸,暴露隐藏的 N - 降解标签,促使底物进入 N - 降解途径,如 Syk、AK2 和 BRCA2 等蛋白的降解都与 DPP9 有关151617。
DPP9 在细胞行为中的作用
在细胞黏附和迁移方面,DPP9 具有调节作用。不同细胞系的研究表明,DPP9 过表达或缺失对细胞黏附和迁移的影响不同,其作用机制可能与 DPP9 和未知结合蛋白的相互作用以及在细胞内的定位有关181920。
DPP9 还参与细胞增殖、凋亡和铁死亡过程。在不同细胞系中,DPP9 对细胞增殖的影响各异,它可通过调节 Akt 信号通路影响细胞增殖和凋亡。此外,DPP9 与 Keap1 的结合参与铁死亡调节,DPP9 过表达可使癌细胞对铁死亡更具抗性2122。
DPP9 抑制剂
在 DPP9 抑制剂研究方面,早期常用泛 DPP 抑制剂,如 Saxagliptin 和 Vildagliptin,它们能抑制 DPP4 家族所有酶成员,但对 DPP9 选择性低。Val-boroPro 最初作为 DPP4 抑制剂开发,也能显著抑制 DPP8 和 DPP9,但高剂量使用存在毒性。近期开发的 ARI-5870 是 Val-boroPro 类似物,在小鼠实验中显示出抗肿瘤功效且毒性较低232425。
许多针对 DPP8/9 的选择性抑制剂被开发出来,多为异吲哚啉化合物。例如 1G244 对 DPP8 和 DPP9 的选择性较高,但长时间暴露或高剂量使用会产生毒性。近年来,出现了一些更具 DPP9 选择性的抑制剂,如 ICeD-2 和 5u,以及从 Vildagliptin 衍生的化合物 42,其对 DPP9 的选择性高达 176 倍,但部分抑制剂存在生物利用度低等问题。此外,还有基于 SUMO1 开发的短肽抑制剂和 4-oxo-β-lactams 类抑制剂等262728。
DPP9 抑制剂的应用
在癌症治疗中,抑制 DPP9 可诱导癌细胞死亡,抑制肿瘤生长。多种癌症中 DPP9 过表达,使用 DPP9 抑制剂如 Val-boroPro、1G244 等能诱导急性髓系白血病(AML)细胞死亡,在小鼠癌症模型中也显示出抗肿瘤效果,Val-boroPro 已进入 AML 的 I 期临床试验。不过,DPP9 在乳腺癌中的作用较为复杂,其对肿瘤的影响因肿瘤亚型而异293031。
对于病毒感染,抑制 DPP9 可诱导病毒感染细胞死亡,在 HIV 治疗中具有潜力。Val-boroPro、ICeD-2 等抑制剂能增强 HIV 感染细胞的清除,且对健康 T 细胞无明显毒性。但在 COVID-19 治疗中,DPP9 的作用尚不明确,其在患者外周血中的表达与疾病严重程度的关系存在争议323334。
在慢性炎症方面,DPP9 与 NLRP1 炎症小体通路相关,抑制 DPP9 可能对慢性炎症有治疗作用。然而,DPP9 在炎症调节中的作用存在矛盾,其基因表达和酶活性在某些炎症疾病中升高,使用 DPP 抑制剂在哮喘、结肠炎和关节炎等疾病模型中可减轻炎症,但 DPP9 在炎症反应中的具体调节机制仍有待明确353637。
研究展望
自发现 DPP9 和 DPP8 的 25 年里,相关研究取得了诸多进展,包括对 DPP9 基因敲除致死性、底物鉴定、抑制剂开发等方面的成果。但仍有许多未知,如 DPP8 和 DPP9 为何共存且功能部分重叠,却无明显的表达补偿机制。随着 DPP9 选择性抑制剂的不断发展,有望进一步深入了解 DPP9 的功能,并将其应用于更多疾病的治疗。不过,目前许多新型抑制剂尚未进行体内测试,其副作用和药代动力学特性有待研究。