癌细胞中PI3K信号级联碱基编辑筛选的结构—功能分析

蛋白质结构与功能的知识是理性药物发现的基础，然而许多靶点缺乏已知的、可选择性成药的位点。此外，鉴定次级可成药位点也为克服耐药性提供了一种策略。基于片段的药物发现（FBDD）能够识别新的、可与配体结合的结合口袋，但如何筛选出那些能够产生具有生物学相关性效应的口袋，仍不明确。系统性地鉴定可用于治疗干预的新型、具有重要功能的蛋白质位点——例如变构口袋或蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）界面——有望加速药物发现，尤其是在与基于结构的命中化合物发现技术相结合时。磷脂酰肌醇-3-激酶（PI3K）信号通路在人类癌症中经常发生异常改变，而对已获批准抑制剂产生耐药性仍是一个持续存在的挑战。在本研究中，我们在三种与疾病相关的癌细胞模型中，针对PI3K通路的30种蛋白质开展了大规模CRISPR碱基编辑诱变筛选，以系统绘制功能性残基图谱。将碱基编辑数据与结构信息相整合后，我们鉴定出与已知催化位点、片段结合口袋及蛋白质-蛋白质相互作用界面相对应的残基，从而验证了该方法的有效性。此外，我们还在功能尚未明确的区域附近鉴定出推定的变构口袋。综上，这些发现表明，将高通量碱基编辑诱变与结构分析相结合，可作为一种可扩展的策略，用于解析结构-功能关系并为药物开发提供指导。

蛋白质结构与功能知识是理性药物发现的基础，然而许多靶点缺乏已知的、可实现选择性成药的位点。此外，鉴定次级可成药位点还可为克服药物耐药性提供策略。基于片段的药物发现（fragment-based drug discovery，FBDD）能够识别新的可结合配体的结合口袋，但如何筛选出那些能够产生具有生物学意义效应的口袋，仍不明确。系统性地识别可用于治疗干预的新型功能重要蛋白质位点，例如变构口袋或蛋白质-蛋白质相互作用（protein-protein interaction，PPI）界面，有望加速药物发现，尤其是在与基于结构的命中化合物发现模式相结合时。磷脂酰肌醇-3-激酶（phosphoinositide-3 kinase，PI3K）信号通路在人类癌症中经常发生异常改变，而对已获批准抑制剂产生耐药性仍是一个持续存在的挑战。在本研究中，我们在三种与疾病相关的癌细胞模型中，对PI3K通路的30种蛋白进行了大规模CRISPR碱基编辑诱变筛选，从而系统绘制功能性残基图谱。将碱基编辑数据与结构信息相整合后，我们鉴定出与已知催化位点、片段结合口袋及蛋白质-蛋白质相互作用界面相对应的残基，为该方法提供了验证。此外，我们还鉴定出位于功能尚未明确区域附近的推定变构口袋。综上，这些研究结果确立了将高通量碱基编辑诱变与结构分析相结合的策略，可用于规模化解析结构-功能关系，并为药物开发提供指导。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.08.748517v1?rss=1

🏷️ PI3K信号通路 CRISPR碱基编辑 癌细胞筛选 结构—功能关系 变构口袋 药物靶点发现