Cell：变构HECT E3连接酶抑制的治疗潜力挖掘

靶向泛素E3连接酶在当前药物研发领域中被认为具有极大的治疗潜力。这类酶在调控蛋白质降解、信号转导、细胞周期调控及其他关键生物过程中发挥着核心作用，因此对其功能进行调控，有望带来全新的治疗策略，尤其是在癌症、自身免疫疾病以及代谢性疾病等方面。然而，E3连接酶，尤其是HECT（Homologous to the E6-AP Carboxyl Terminus）型E3连接酶，由于缺乏明显的催化活性位点口袋，使得传统的基于结构的计算筛选方法难以奏效，从而大大限制了小分子抑制剂的开发。

为克服这一挑战，研究团队开展了一项大规模、无偏倚的生化筛选工作，最终发现了一类能够与SMAD泛素调控因子1（SMURF1）结合的抑制剂。SMURF1是一种HECT型E3连接酶，其在蛋白泛素化过程中扮演重要角色。这些抑制剂并不是作用于催化半胱氨酸的活性中心，而是结合在一个之前未被发现的隐秘腔体上，该腔体位于SMURF1的催化结构域之外。这种结合模式为E3连接酶抑制剂的开发提供了全新的构象基础。

进一步的结构生物学与生化实验，以及通过人工设计的“逃逸突变体”（escape mutants）验证表明，这些抑制剂通过促使SMURF1的一段α螺旋结构延伸，覆盖住一个高度保守的甘氨酸“铰链”区域，从而限制了酶在催化过程中所需的关键构象变化。换句话说，这些抑制剂并非直接阻断催化中心，而是通过抑制关键的构象动态，间接实现了对SMURF1功能的抑制，属于一种独特的变构调控机制。

值得注意的是，SMURF1在肺动脉高压（Pulmonary Arterial Hypertension, PAH）患者中被发现表达上调。PAH是一种严重的进行性疾病，其病因之一与骨形态发生蛋白受体2（BMPR2）基因突变密切相关。BMPR2的泛素化及降解可导致骨形态发生蛋白（BMP）信号通路功能受损，进而引发血管重构、血压升高等病理变化。研究人员发现，通过抑制SMURF1的活性，可以有效防止BMPR2被泛素化，从而恢复BMP信号通路的正常传导，促进肺血管细胞的功能稳态，最终逆转动物模型中已形成的PAH病理表现。这一发现不仅证实了SMURF1作为治疗靶点的可行性，也为PAH的分子治疗提供了新的策略。

在此基础上，研究团队进一步利用他们对SMURF1调控机制的深入理解，开展了基于计算机机器学习的虚拟筛选，试图寻找对另一种经典HECT E3连接酶——E6AP（E6-Associated Protein）具有抑制作用的小分子。通过体外实验，他们验证了新筛选出的分子也依赖于甘氨酸铰链实现其变构抑制功能。这一成果表明，针对甘氨酸铰链这一保守结构进行干预，可能是调控一类HECT连接酶活性的通用策略。

综上所述，这项研究不仅发现并验证了一类具有全新作用机制的E3连接酶抑制剂，还系统性地揭示了SMURF1在肺动脉高压发病机制中的关键作用，并提出了通过干预酶的构象动态实现抑制的新范式。这为E3连接酶这一曾被视为“不可成药”的靶点打开了一片全新的研究和药物开发空间，也为治疗包括PAH在内的相关疾病提供了理论依据与实践路径。未来，靶向HECT型E3连接酶及其他含有甘氨酸铰链的蛋白，可能成为精准医疗和靶向治疗的重要方向。

原始出处：

Rothman AMK, Florentin A, Zink F, Quigley C, Bonneau O, Hemmig R, Hachey A, Rejtar T, Thaker M, Jain R, Huang SM, Sutton D, Roger J, Zhang JH, Weiler S, Cotesta S, Ottl J, Srivastava S, Kordonsky A, Avishid R, Yariv E, Rathi R, Khvalevsky O, Troxler T, Binmahfooz SK, Kleifeld O, Morrell NW, Humbert M, Thomas MJ, Jarai G, Beckwith REJ, Cobb JS, Smith N, Ostermann N, Tallarico J, Shaw D, Guth-Gundel S, Prag G, Rowlands DJ. Therapeutic potential of allosteric HECT E3 ligase inhibition. Cell. 2025 Apr 2:S0092-8674(25)00274-0. doi: 10.1016/j.cell.2025.03.001. Epub ahead of print. PMID: 40179885.