Nowotwory są wywoływane przez nieprawidłowy wzrost zdrowych komórek i należą do najgroźniejszych chorób na świecie. Nieprawidłowe komórki te rozprzestrzeniają się do różnych narządów w organizmie w procesie zwanym przerzutowaniem. Najczęstszą postacią raka jest rak piersi, który w 2020 roku wystąpił u 2,26 miliona osób. Ponadto w 2020 roku odnotowano około 1,80 miliona zgonów z powodu raka płuca1. Według Światowej Organizacji Zdrowia w 2020 roku z powodu nowotworów zmarło około 10 milionów ludzi2. Komórki nowotworowe różnią się od zdrowych komórek tym, że nadmiernie wykazują ekspresję niektórych enzymów, takich jak kinazy tyrozynowe (PTKs). Narodowy Instytut Nowotworów definiuje kinazy jako enzymy zdolne do fosforylacji innych białek lub cukrów3. Znajomość funkcji regulacyjnej kinaz może ułatwić projektowanie skutecznych leków przeciwnowotworowych. Przykładowo, PTKs katalizują fosforylację innych białek lub cukrów, w wyniku czego ATP przekształcane jest w ADP poprzez utratę grupy fosforanowej. Łącznie 80% onkogenów i protoonkogenów koduje PTKs4. Kinazy Src to rodzina niereceptorowych kinaz tyrozynowych, w tym Lck, Fyn, Hck, Blk, Yes i Yrk, które są nadmiernie ekspresowane w komórkach nowotworowych, szczególnie w raku piersi5,6. Tyrozynowe kinazy Src są powiązane z mitogenezą, różnicowaniem, aktywacją limfocytów T i transformacją komórkową. Src wspomaga inwazję i przerzutowanie komórek nowotworowych dzięki zdolności do zmniejszania adhezji tych komórek. W kinazie Src wyróżnia się pięć różnych domen, ułożonych od końca N- do C- w następującej kolejności: domena kwasów tłuszczowych, domena homologiczna Src 3 (SH3), domena homologiczna Src 2 (SH2), domena kinazy tyrozynowej (SH1) oraz C-terminalna domena regulacyjna7.

Rysunek 1: Domeny docelowe w enzymie kinazy Src, obejmujące domenę SH3, domenę SH2, domenę kinazy (SH1) oraz krótki regulacyjny segment C-końcowy. Prosimy kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.
Projektując inhibitory kinazy Src, najczęściej celuje się w domenę kinazy SH1, ponieważ zawiera ona dwie konserwatywne witryny wiązania ATP i substratu (Ryc. 1). Jeśli znana jest sekwencja aminokwasowa domeny kinazy, substrat może również służyć jako cel do zaprojektowania związku, który naśladuje wiązanie substratu z kinazą Src8. Ponadto jako cele mogą być wykorzystane inne witryny, takie jak domeny SH3 i SH2. W porównaniu z innymi środkami chemioterapeutycznymi, inhibitory kinaz wykazują mniejszą toksyczność i wyższą skuteczność9. Według stanu na wrzesień 2021 roku, przez FDA zatwierdzono 73 małe cząsteczki działające jako inhibitory kinaz10. Imatynib jest przykładem leku przeciwnowotworowego, który selektywnie hamuje aktywność tyrozynokinzazy; jednak niektórzy pacjenci są oporni na ten lek z powodu wystąpienia mutacji punktowej w domenie kinazy11. Firma AstraZeneca wprowadziła Sarakatynib, który jest lekiem hamującym tyrozynokinazy z rodziny Src z wartością IC50 (stężenie, przy którym następuje 50% inhibicji) wynoszącą 2,7 nM, ale został on odrzucony w badaniach w fazie 212. Z 52 inhibitorów PTK zatwierdzonych przez US FDA do początku 2020 roku13, tylko 28 celuje w receptorowe PTK, 11 blokuje niereceptorowe PTK, 11 hamuje białkowe kinazy serynowo/treoninowe, a dwa blokują MEK1/213. Rosnące zainteresowanie badaniami w dziedzinie onkologii będzie nadal napędzać odkrywanie inhibitorów kinaz jako potencjalnych leków przeciwnowotworowych. Jednak do tej pory celem leczenia było zaledwie 50 z 500 kinaz białkowych; w związku z tym w najbliższej przyszłości oczekuje się zbadania większej liczby kinaz pod kątem opracowania leków14. Ponadto istnieje potrzeba odkrycia inhibitorów kinaz w celu zbadania dotąd niezidentyfikowanych mutacji kinaz prowadzących do nowotworów.
Celem niniejszego badania było opracowanie peptydów, które mogłyby służyć jako inhibitory rodziny Src i celować w miejsce wiązania ATP ze względu na jego konserwatywny charakter pomiędzy różnymi kinazami. W tym celu zsyntetyzowano serię dipeptydów zawierających zmetylowany tryptofan i/lub zmetylowaną argininę, a następnie przebadano ich synergistyczną zdolność do hamowania kinazy Src. Pierścień indolowy tryptofanu naśladuje adeninę ATP i konkuruje z ATP o wiązanie w miejscu wiązania ATP. Dodatkowo zmetylowana arginina w ligandzie konkuruje o domenę SH3 białka Src. Badacze wykazali, że polipeptyd zawierający odmetylowaną argininę hamuje domenę SH3, prawdopodobnie ze względu na specyficzną konserwatywną sekwencję w motywie wiążącym SH3 (tj. PXXP), która wykazuje powinowactwo do ligandu zawierającego od dwóch do trzech resyd Arg na końcu N-końcowym lub od jednej do dwóch resyd Arg na końcu C-końcowym ligandów15,16,17. Grupa guanidynowa Arg wiąże się z konserwatywną resydą Asp-99 domeny SH318,19, podczas gdy pozostała część Arg wiąże się z konserwatywnym Trp-118 enzymu, co potwierdzono w analizie NMR oraz w strukturach krystalicznych kilku domen SH319. W niniejszej pracy przedstawiono protokół syntezy siedmiu zmetylowanych dipeptydów oraz badanie ich zdolności do hamowania kinazy Src. Ponadto zbadano zdolność tych peptydów do zabijania kilku linii komórkowych nowotworów in vitro.