Устойчивость к мутантному ингибитору изоцитратдегидрогеназы 1 ивосиденибу можно преодолеть с помощью альтернативного димера.

Nature Communications, том 13, номер статьи: 4785 (2022) Цитировать эту статью

4058 Доступов

8 цитат

14 Альтметрика

Подробности о метриках

Ивосидениб, ингибитор изоцитратдегидрогеназы 1 (IDH1) вариантов R132C и R132H, одобрен для лечения острого миелолейкоза (ОМЛ). Возникла резистентность к ивосиденибу из-за мутации второго сайта IDH1 R132C, приводящей к IDH1 R132C/S280F. Мы описываем биохимические, кристаллографические и клеточные исследования вариантов IDH1 R132C/S280F и R132H/S280F, которые дают информацию о механизме устойчивости второго сайта, который включает в себя как модуляцию связывания ингибитора на интерфейсе димера IDH1, так и изменение кинетических свойств. которые обеспечивают более эффективное производство 2-HG по сравнению с IDH1 R132C и IDH1 R132H. Важно отметить, что биохимические и клеточные результаты показывают, что у пациентов с ОМЛ можно преодолеть опосредованную S280F резистентность с помощью альтернативных ингибиторов, в том числе некоторых, которые в настоящее время проходят клинические испытания 2 фазы.

Давно известно, что раковые клетки способны изменять метаболизм1, но лишь недавно эти знания начали использовать в терапевтических целях1,2,3. У человека существуют три изоформы изоцитратдегидрогеназы (IDH1-3), которые катализируют превращение изоцитрата в 2-оксоглутарат (2-OG); IDH1/2 использует НАДФ+ в качестве кофактора, тогда как IDH3, который является частью цикла трикарбоновых кислот (ТСА), использует НАД+4,5. Различные соматические мутации генов, кодирующих изоцитратдегидрогеназу 1 (IDH1) и 2 (IDH2), приводят к появлению вариантов со значительно повышенной способностью катализировать восстановление 2-OG до 2-гидроксиглутарата (2-HG)6,7,8,9. Следовательно, предполагается, что повышенные уровни 2-HG способствуют онкогенезу, возможно, за счет дестабилизации хроматина10. Наиболее распространенными вариантами IDH1 в раковых клетках являются R132H и R132C11.

Сообщается о нескольких ингибиторах IDH1 и IDH2, однако только один ингибитор IDH1 (ивозидениб) и один ингибитор IDH2 (энасидениб) были одобрены для клинического применения, т.е. для лечения острого миелолейкоза (ОМЛ), при котором раковые клетки образуют вариант IDH12,13. Однако устойчивость к ивосиденибу возникла в результате мутации второго сайта, которая приводит к образованию IDH1 R132C/S280F, при этом на сегодняшний день зарегистрировано 5 случаев14,15,16.

Точная механистическая основа, благодаря которой замена IDH1 S280F во втором сайте обеспечивает устойчивость к ивосиденибу, и ее последствия для ингибирования варианта IDH1, помимо ивосидениба, остаются неясными14,15,16. Мы сообщаем о биохимических, структурных и клеточных исследованиях IDH1 R132C/S280F и IDH1 R132H/S280F, которые отвечают на эти вопросы. Результаты с изолированными ферментами сообщают о механизме устойчивости, опосредованной S280F, который включает снижение связывания ингибитора на границе раздела димеров и изменение кинетических свойств, что позволяет увеличить выработку 2-HG по сравнению с IDH1 R132C или R132H. Важно отметить, что результаты показывают, что замена S280F вызывает устойчивость к ивосиденибу, но это не относится к нескольким другим ингибиторам IDH1 R132H и R132C, некоторые из которых находятся на второй фазе клинических испытаний.

Для изучения механизма устойчивости к ингибитору, опосредованной IDH1 S280F, мы использовали установленные протоколы17,18 для получения высокоочищенных форм рекомбинантных IDH1 R132C/S280F и R132H/S280F и, для сравнения, IDH1 R132C, IDH1 R132H, IDH1 дикого типа (wt), IDH1. S280F (без IDH1 R132C или R132H) и IDH1 R132H/Q277E (дополнительный рисунок 1a). Вариант IDH1 R132H/Q277E был создан потому, что приобретенная лекарственная устойчивость к мутантному ингибитору IDH2 эназиденибу связана с (i) IDH2 R140Q/I319M и (ii) IDH2 R140Q/Q316E; IDH2 I319 гомологичен IDH1 S280, а IDH2 Q316 гомологичен IDH1 Q277 (дополнительный рисунок 1b/c)14. В соответствии с предыдущими исследованиями IDH1 R132H и R132C, все рекомбинантные белки были преимущественно димерными в растворе (дополнительный рисунок 1d–f) и, вероятно, очищались совместно с двумя молекулами НАДФН (как сообщалось для IDH1 wt и R132H18 и показано для IDH1 R132C, дополнительный рис. 1г/ч). Хотя биофизические исследования показывают, что замена S280F не влияет на вторичную структуру (дополнительный рисунок 1i), эта замена существенно повышает термодинамическую стабильность вариантов IDH1 R132C и R132H, а также IDH1 wt (рис. 1b; дополнительный рисунок 1j). ). Обратите внимание, что в последующем тексте все упомянутые варианты IDH основаны на IDH1, если не указано иное.