変異型p53の再活性化と銅結合の減少を伴う亜鉛メタロシャペロンのコンビナトリアル治療

Combinatorial Therapy of Zinc Metallochaperones with Mutant p53 Reactivation and Diminished Copper Binding.

• Saif Zaman
• Xin Yu
• Anthony F Bencivenga
• Adam R Blanden
• Yue Liu
• Tracy Withers
• Bing Na
• Alan J Blayney
• John Gilleran
• David A Boothman
• Stewart N Loh
• S David Kimball
• Darren R Carpizo

抄録

野生型（WT）p53腫瘍では、p53の活性化により化学療法や放射線療法がより効果的である。これは、化学療法や放射線と相乗効果を発揮するように変異p53を再活性化する薬剤を開発するための1つの根拠である。亜鉛メタロシャペロン（ZMC）は、亜鉛欠損p53変異体にWT構造と機能を回復させる新しいクラスの変異p53再活性化剤である。我々は、チオセミカルバゾンであるZMC1が化学療法や放射線と相乗効果を発揮するのではないかと仮説を立てた。驚くべきことに、これは見出されませんでした。そのメカニズムを探ったところ、ZMC1の活性酸素種（ROS）活性が、化学療法や放射線療法で発生するp53上のシグナルを否定することがわかりました。私たちは、活性酸素の発生が少ない亜鉛の足場が化学療法や放射線療法と相乗効果を発揮するのではないかと仮説を立てました。ZMC1の活性酸素効果は、酸化還元活性銅のキレート化によって発生する。ZMC1の銅結合（）の研究から、銅に対する親和性はZnよりも約10倍高いことが明らかになりました。 私たちは、代替的な亜鉛足場（ニトリロ三酢酸）を同定し、細胞透過性を改善するための誘導体を合成しました。これらの化合物はZMC1と同じ範囲で亜鉛と結合したが、銅との結合ははるかに少なく（10～10倍低い）、活性酸素の誘導も少なかった。これらの化合物は、変異体p53上のp53シグナル伝達イベントを誘導することにより、化学療法および放射線との相乗効果を示した。我々は、その作用機序に基づいてZMC1との他の組み合わせを探索し、ZMC1がMDM2アンタゴニスト、BCL2アンタゴニスト、および細胞還元剤を枯渇させる分子と相乗的に作用することを実証した。化学療法や放射線増感剤としてのZMCの開発を促進するために、最適なCu:Zn結合比を同定した。ZMC1は化学療法や放射線との相乗効果はありませんが、他の多くの標的薬剤との相乗効果があります。

Chemotherapy and radiation are more effective in wild-type (WT) p53 tumors due to p53 activation. This is one rationale for developing drugs that reactivate mutant p53 to synergize with chemotherapy and radiation. Zinc metallochaperones (ZMC) are a new class of mutant p53 reactivators that restore WT structure and function to zinc-deficient p53 mutants. We hypothesized that the thiosemicarbazone, ZMC1, would synergize with chemotherapy and radiation. Surprisingly, this was not found. We explored the mechanism of this and found the reactive oxygen species (ROS) activity of ZMC1 negates the signal on p53 that is generated with chemotherapy and radiation. We hypothesized that a zinc scaffold generating less ROS would synergize with chemotherapy and radiation. The ROS effect of ZMC1 is generated by its chelation of redox active copper. ZMC1 copper binding () studies reveal its affinity for copper is approximately 10 greater than Zn We identified an alternative zinc scaffold (nitrilotriacetic acid) and synthesized derivatives to improve cell permeability. These compounds bind zinc in the same range as ZMC1 but bound copper much less avidly (10- to 10-fold lower) and induced less ROS. These compounds were synergistic with chemotherapy and radiation by inducing p53 signaling events on mutant p53. We explored other combinations with ZMC1 based on its mechanism of action and demonstrate that ZMC1 is synergistic with MDM2 antagonists, BCL2 antagonists, and molecules that deplete cellular reducing agents. We have identified an optimal Cu:Zn binding ratio to facilitate development of ZMCs as chemotherapy and radiation sensitizers. Although ZMC1 is not synergistic with chemotherapy and radiation, it is synergistic with a number of other targeted agents.

©2019 American Association for Cancer Research.