Nowotwory są spowodowane nieprawidłowym wzrostem prawidłowych komórek i stanowią jedną z najgroźniejszych chorób na świecie. Nieprawidłowe komórki te rozprzestrzeniają się do różnych narządów w organizmie w procesie zwanym przerzutowaniem. Najczęstszą postacią nowotworu 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 płuc1. Według Światowej Organizacji Zdrowia w 2020 roku z powodu nowotworów zmarło około 10 milionów ludzi2. Komórki nowotworowe różnią się od prawidłowych komórek tym, że nadmiernie eksponują pewne enzymy, takie jak kinazy tyrozynowe białek (PTKs). Narodowy Instytut Nowotworów definiuje kinazy jako enzymy zdolne do fosforylacji innych białek lub cukrów3. Wiedza o funkcji regulacyjnej kinaz może ułatwić opracowanie skutecznych leków przeciwnowotworowych. Na przykład PTKs katalizują fosforylację innych białek lub cukrów, w wyniku czego ATP jest przekształcane w ADP poprzez utratę grupy fosforanowej. Łącznie 80% onkogenów i protoonkogenów koduje PTKs4. Kinazy Src stanowią rodzinę niereceptorowych kinaz tyrozynowych, w tym Lck, Fyn, Hck, Blk, Yes i Yrk, które są nadmiernie eksponowane w komórkach nowotworowych, zwłaszcza w raku piersi5,6. Tyrozynowe kinazy Src są powiązane z mitogenezą, różnicowaniem, aktywacją limfocytów T oraz transformacją komórkową. Src wspomaga inwazję i przerzutowanie komórek nowotworowych ze względu na zdolność do zmniejszania adhezji tych komórek. W kinazie Src występuje pięć różnych domen, ułożonych od końca N- do C- następująco: domena kwasu tłuszczowego, domena homologii Src 3 (SH3), domena homologii Src 2 (SH2), domena kinazy tyrozynowej (SH1) oraz C-końcowa domena regulacyjna7.

Rysunek 1: Domeny docelowe w enzymie kinazy Src, obejmujące domenę SH3, domenę SH2, domenę kinazy (SH1) oraz krótki regulatorowy segment C-końcowy. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.
Domena kinazy SH1 jest najczęściej wybierana jako cel podczas projektowania inhibitorów kinazy Src, ponieważ zawiera dwie konserwatywne witry wiązania ATP i substratu (Rycina 1). Jeśli sekwencja aminokwasowa domeny kinazy jest znana, substrat może również służyć jako cel do zaprojektowania związku naśladującego wiązanie substratu z kinazą Src8. Ponadto jako cele mogą być wykorzystane inne miejsca, 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 selektywnie hamującego aktywność tyrozynowej kinazy; jednak niektórzy pacjenci wykazują oporność na ten lek z powodu wystąpienia punktowej mutacji w domenie kinazy11. Firma AstraZeneca wprowadziła Sarakatynib, lek hamujący tyrozynowe kinazy z rodziny Src z wartością IC50 (stężenie, przy którym następuje 50% inhibicji) wynoszącą 2,7 nM, jednak został on odrzucony w badaniach fazy 212. Z 52 inhibitorów PTK zatwierdzonych przez amerykańską FDA do początku 2020 roku13, tylko 28 celuje w receptorowe PTK, 1 blokuje niereceptorowe PTK, 11 hamuje białkowe kinazy serynowo-treoninowe, a dwa blokują MEK1/213. Rosnące zainteresowanie badaniami w onkologii będzie nadal napędzać odkrywanie inhibitorów kinaz jako potencjalnych leków przeciwnowotworowych. Jednak do tej pory celem terapii było tylko 50 z 500 kinaz białkowych; w związku z tym w najbliższej przyszłości spodziewa się badania większej liczby kinaz pod kątem rozwoju leków14. Ponadto istnieje potrzeba odkrycia inhibitorów kinaz w celu zbadania jeszcze niezidentyfikowanych mutacji kinaz prowadzących do nowotworów.
W związku z tym celem niniejszego badania było opracowanie peptydów, które mogłyby służyć jako inhibitory rodziny Src i celować w miejsce wiązania ATP ze względu na jego konserwatywność pomiędzy różnymi kinazami. W tym celu zsyntetyzowano serię dipeptydów zawierających zmetylowany tryptofan i/lub zmetylowaną argininę oraz przetestowano ich synergistyczną zdolność do hamowania kinazy Src. Pierścień indolowy tryptofanu naśladuje adeninę ATP i konkuruje z ATP o wiązanie w miejscu wiązania ATP. Ponadto zmetylowana arginina w ligandzie konkuruje o domenę SH3 białka Src. Badacze wykazali, że polipeptyd zawierający zdemetylowaną argininę hamuje domenę SH3, co prawdopodobnie wynika ze specyficznej konserwatywnej sekwencji w motywie wiążącym SH3 (tj. PXXP), która wykazuje powinowactwo wiązania do ligandów zawierających od dwóch do trzech reszt Arg w części N-końcowej lub od jednej do dwóch reszt Arg w części C-końcowej ligandów15,16,17. Grupa guanidynowa Arg wiąże się z konserwatywną resztą Asp-9 domeny SH318,19, podczas gdy pozostała część Arg wiąże się z konserwatywnym Trp-18 enzymu, co zostało potwierdzone analizą NMR oraz strukturami krystalicznymi kilku domen SH319. Przedstawiono tutaj protokół syntezy siedmiu zmetylowanych dipeptydów oraz testowania ich zdolności hamującej wobec kinazy Src. Ponadto zbadano zdolność tych peptydów do zabijania kilku linii komórkowych raka in vitro.