通过结合P62ZZ结构域的配体或精氨酰化BIP介导的自噬活性预防和治疗神经变性病制造技术

本发明专利技术的药物作用机制和关键技术在图1中总结。具体地，恶性的错误折叠的蛋白质例如突变的亨廷素或α‑突触核蛋白粘附在一起从而生长为寡聚聚集物(①，②)、原纤维聚集物(③)和最终地包涵体(④)。年轻的神经元细胞通过内质网分子伴侣例如BiP的N末端精氨酰化(⑤)产生大量的Nt‑Arg，然后精氨酰化BiP(R‑BiP)进入细胞质，并且结合错误折叠的蛋白质(⑥)。作为配体，R‑BiP的Nt‑Arg结合P62的ZZ结构域(⑦)，从而诱导P62(⑧)的结构激活，而p62的通常封闭的无活性形式变为其开放形式，因此暴露PB1和LC3结合结构域。基于由PB1结构域的寡聚(⑨)，p62结合错误折叠的蛋白质聚集物从而浓缩为自噬可降解的聚集物、即p62体(⑩)。然后，p62通过结合自噬体膜上突出的LC3来完成自噬靶向

Prevention and treatment of neurodegenerative diseases by binding P62ZZ domain ligands or arginyl BIP-mediated autophagic activity

The mechanism and key techniques of the drug action of the present invention are summarized in Fig. 1. Specifically, malignant misfolded proteins such as mutant Huntingin or alpha synuclein adhere together and grow into oligomers (1, 2), fibrillary aggregates (3) and final inclusions (4). Young neurons produce large amounts of Nt_Arg through endoplasmic reticulum molecular chaperones such as the N-terminal arginine acylation (_) of BiP, then arginyl BiP (R_BiP) enters the cytoplasm and binds to misfolded proteins (_). As a ligand, Nt Arg of R BiP binds to ZZ domain of P62 (_), which induces structural activation of P62 (_), while the normally closed inactive form of p62 becomes its open form, thus exposing PB1 and LC3 binding domain. Based on oligomerization of PB1 domain (_), p62 binds to misfolded protein aggregates and condenses into autophagic degradable aggregates, namely p62 (_). Then, p62 completes autophagy targeting by combining LC3, which is prominent on the autophage membrane.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过结合P62ZZ结构域的配体或精氨酰化BIP介导的自噬活性预防和治疗神经变性病
本专利技术涉及通过调节由结合P62ZZ结构域的合成配体或精氨酰化BIP(arginylatedBIP,R-BiP)介导的自噬活性的神经变性病的治疗方法。
技术介绍
N端规则(N-endrule)途径是蛋白质的单N末端残基(singleN-terminalresidue)用作降解信号的蛋白水解系统(图1和2)。N端规则降解信号由以下例示：I型碱性残基，包括Arg、Lys、和His；和II型疏水残基，包括Phe、Leu、Trp、Tyr、和Ile(图2)。这些N末端残基结合特定N-识别子(N-recognin)(图3)。本专利技术人首次发现或克隆了先前已知的N-识别子，即UBR1、UBR2、UBR4、和UBR5，并且发现它们利用UBR盒(UBRbox)作为底物识别结构域(Tasaki等人2005，图3)。本专利技术人还证实N-识别子的UBR盒结合I型N端规则配体例如N末端精氨酸(Nt-Arg)，从而识别底物并且将泛素链连接至底物。如本专利技术人证实，UBR1和UBR2具有在2型N端规则配体的结合中起重要作用的N结构域(Nt-Trp、Nt-Phe、Nt-Tyr、Nt-Leu、和Nt-Ile)(Sriram等人,2011)。从N-识别子和N端规则配体之间的结合产生的泛素化底物递送至降解所述泛素化底物的蛋白酶体。在该过程中，由于N-识别子提供靶向N端规则底物所需的大部分氢键，特定的N末端残基(Nt-Arg、Nt-His、Nt-Lys、Nt-Trp、Nt-Phe、Nt-Tyr、Nt-Leu、和Nt-Ile)是结合的必需决定因素，并且是配体的活性组分(图3c和3d)(Sriram和Kwon,2010)。神经变性病是导致进行性神经元变性和/或死亡的使人衰弱的病症(debilitatingcondition)。这些疾病根据主要症状和受影响的大脑区域来分类，并且包括阿尔茨海默病(AD)、帕金森病(PD)、亨廷顿舞蹈病(HD)、朊病毒病/克-雅病、硬皮病、肌萎缩性侧索硬化症(卢伽雷病(LouGehrig’sdisease))等。大多数已知的神经变性病是由蛋白质稳态(proteostasis)受损造成的致病蛋白聚集体(aggregates)的积累引起的。因此，神经变性病属于一组蛋白质错误折叠失调(proteinmisfoldingdisorder)，其最显著地包括由突变的亨廷素(huntingtin)蛋白的错误折叠引起的亨廷顿舞蹈病(Williams等人,2008；Tsoi等人2012)、由突变的α-突触核蛋白(alpha-synucleinprotein)的错误折叠引起的帕金森病(Martin等人2011)、由突变的朊病毒蛋白的错误折叠引起的克-雅病(Griffith,1967)、和由突变的SOD1和TDP-34蛋白的错误折叠引起的卢伽雷病(Andersen等人2011)。所有这些错误折叠的蛋白质可快速地转化为对神经元有毒的聚集体。帕金森病(PD)是最有代表性的神经变性病之一，并且由多巴胺能神经元引起。PD症状包括休息性震颤(restingtremor)、强直、运动徐缓、和姿势不稳定。帕金森病的药物治疗可分为症状治疗和神经保护治疗。用于症状治疗的药物包括左旋多巴、多巴胺激动剂(dopamineagonist)、抗胆碱能剂(anticholinergicagent)、COMT抑制剂、和金刚烷胺，而用于神经保护治疗的药物包括抗氧化剂和MAO-B抑制剂。在这些中，最有效的药物是左旋多巴，其是多巴胺的直接前体，并且在脑中代谢为多巴胺。左旋多巴不仅由L-多巴脱羧酶、而且由儿茶酚-O-甲基转移酶(COMT)代谢。因此，左旋多巴与COMT抑制剂共同施用从而抑制左旋多巴的代谢并且延长左旋多巴在血液中的作用和持续时间。使用左旋多巴的多巴胺替代疗法已经在治疗具有帕金森病的患者中有效。然而，一旦治疗的持续时间超过5至10年，多数患者显示副作用例如锻炼和运动反应(motorreaction)中的波动(fluctuation)、自主功能障碍(autonomicdysfunction)、和姿势不稳定；并且不再观察到左旋多巴治疗的积极效果。四苯喹嗪(TBZ)是用于治疗亨廷顿舞蹈病的最常见药物。TBZ的作用的机制不是广泛公知的，但是已确认TBZ抑制突触前神经元中的囊泡单胺转运蛋白(vesicularmonoaminetransporter)，导致单胺例如多巴胺、血清素、和皮质去甲肾上腺素的消耗。TBZ还在突触后神经元中充当对D2多巴胺受体的弱拮抗剂。用于治疗帕金森病的其他药物包括氯氮平和金刚烷胺。氯氮平是有效地减少运动失调的非典型的精神抑制剂。金刚烷胺用作NMDA受体拮抗剂，并且由于亨廷顿舞蹈病由多巴胺和谷氨酸受体的过度兴奋引起的事实，还用作亨廷顿舞蹈病的治疗。由于治疗基于不解决疾病的根本原因的症状疗法和神经保护疗法，帕金森病和亨廷顿舞蹈病的治疗就治疗效力和持久性而言有很多限制。因此，需要开发将预防或治愈疾病的根本原因的替代治疗方法。错误折叠的蛋白质在细胞中滞留，并且最终聚集体导致蛋白酶体介导的蛋白质降解的抑制，并且因此限制细胞功能并且引起细胞死亡。因此，需要由泛素-蛋白酶体系统(UPS)迅速地去除错误折叠的蛋白质(图4)。在正常细胞中，UPS最小化错误折叠的蛋白质的细胞损伤。然而，在老化的神经元中，UPS变慢，从而错误折叠的蛋白质积累，导致聚集。在具有变性脑疾病例如亨廷顿舞蹈病和帕金森病的患者的神经元中，由于聚集的蛋白质过大而不能通过非常狭窄的内部蛋白酶体，特定突变蛋白聚集体防止它们由蛋白酶体降解。该专利技术中的核心技术是通过激活p62诱导的自噬来有效去除引起神经变性病的这些错误折叠的蛋白质聚集体。自噬是对于通过降解未折叠或受损的蛋白质和老化或损伤的细胞器来维持细胞稳态和遗传稳定性所必需的主要的细胞内蛋白质降解系统。巨自噬(macroautophagy)(以下称为自噬)负责降解细胞毒性的错误折叠的蛋白质(图4)，所述错误折叠的蛋白质由多种选择性自噬受体识别并分类。p62/SQSTM1/Sequestosome-1是结合泛素化的错误折叠的蛋白质导致它们共聚集并递送至自噬体的主要的选择性自噬受体(图4)。p62介导的错误折叠蛋白质向自噬体的转运需要p62的寡聚能力。通过寡聚，p62不仅包装其运载物(cargo)，还将运载物递送至自噬体形成位点用于自噬共降解。在这时，未折叠的蛋白质集中到一起从而减小体积，使得它们更易于通过自噬降解。PB1结构域通过未知的机制介导p62的自身寡聚(self-oligomerization)。当自噬体结合溶酶体时，递送至自噬体的未折叠的蛋白质-p62缀合物可由溶酶体的酶类降解(图4)。通过该机制，自噬可通过调节受损的蛋白质和细胞器的细胞内变化来维持细胞稳态。当自噬功能减弱时，错误折叠的蛋白质的积累增加，导致神经变性病。本专利技术的关键技术是提供激活细胞内自噬的方法。已积极地进行对于有效激活自噬从而治疗变性脑疾病的研究。mTOR是自噬抑制剂。使用mTOR抑制剂雷帕霉素激活自噬是最广泛使用的方法。在过表达APP的AD动物模型中，使用雷帕霉素治疗消除淀粉状蛋白β本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于神经变性病的预防和治疗的药物组合物，其包含结合P62ZZ结构域的配体作为活性成分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.18 KR 10-2015-01160151.一种用于神经变性病的预防和治疗的药物组合物，其包含结合P62ZZ结构域的配体作为活性成分。2.根据权利要求1所述的用于神经变性病的预防和治疗的药物组合物，其中所述p62蛋白包含由SEQ.ID.NO:1表示的氨基酸序列。3.根据权利要求1所述的用于神经变性病的预防和治疗的药物组合物，其中所述ZZ结构域含有由SEQ.ID.NO:1表示的所述p62蛋白的氨基酸序列的128至163个残基。4.根据权利要求1所述的用于神经变性病的预防和治疗的药物组合物，其中所述配体选自由Arg-Ala(SEQ.ID.NO:2)、Phe-Ala(SEQ.ID.NO:3)、Trp-Ala(SEQ.ID.NO:4)、Tyr-Ala(SEQ.ID.NO:5)、R-11(SEQ.ID.NO:6)、W-11(SEQ.ID.NO:7)、R-BiP(SEQ.ID.NO:8)、和R-BiPD(SEQ.ID.NO:9)组成的组。5.根据权利要求4所述的用于神经变性病的预防和治疗的药物组合物，其中所述配体的活性成分为选自由Nt-Arg(式1)、Nt-Phe(式2)、Nt-Trp(式3)、和Nt-Tyr(式4)组成的组的N末端残基。6.根据权利要求1-6任一项所述的用于神经变性病的预防和治疗的药物组合物，其中所述配体为p62-ZZ1(式5)或p62-ZZ2(式6；NCI314953)：[式5][式6]7.根据权利要求1所述的用于神经变性病的预防和治疗的药物组合物，其中所述神经变性病选自由阿尔茨海默病(AD)、帕金森病(PD)、亨廷顿舞蹈病(HD)、朊病毒病、多发性硬化(MS)、莱姆包柔螺旋体病、致死性家族性失眠症、克-雅病(CJD)、痴呆、癫痫、中风、皮克病、和肌萎缩性侧索硬化症(ALS；卢伽雷病)组成的组。8.根据权利要求1所述的用于神经变性病的预防和治疗的药物组合物，其中所述配体结合P62ZZ结构域从而激活p62蛋白的PB1结构域和LlR结构域，结果诱导p62寡聚和聚集物形成。9.根据权利要求1所述的用于神经变性病的预防和治疗的药物组合物，其中所述配体通过诱导p62聚集物形成来形成自噬体。10.一种用于神经变性病的预防和改善的健康食品补充剂，其包含结合P62ZZ结构域的配体作为活性成分。11.根据权利要求10所述的用于神经变性病的预防和改善的健康食品补充...

【专利技术属性】
技术研发人员：权容兑，金甫渊，车炫珠，刘永东，俞知恩，
申请(专利权)人：首尔大学校产学协力团，韩国生命工学研究院，
类型：发明
国别省市：韩国,KR