甲基化是组蛋白翻译后修饰的基本类型之一，与基因的表观遗传调控密切相关。甲基化由组蛋白甲基化酶(HMTs)催化生成，而赖氨酸去甲基化酶(lysine demethylases, KDMs)则能够催化去甲基化反应。KDMs根据催化机理可分为两种基本类型，其中一种为JmjC KDM,其特征在于含有JumonjiC结构域。在二价铁和2OG(2-氧化戊二酸)的存在下，JmjC KDMs能够对组蛋白上赖氨酸的三甲基化修饰进行去甲基化，得到二甲基化修饰产物，扮演了“表观遗传eraser”的角色。

　　然而，JmjC KDMs的过表达也与一些疾病相关，例如其中一种酶JMJD2A(KDM4A)就被发现在多种恶性肿瘤中有表达上调，包括乳腺癌、前列腺癌和肺癌等。因此，针对JmiC KDMs的抑制剂开发也日渐受到关注。目前，针对JmiC KDMs的抑制剂主要包括金属螯合型和底物竞争型，前者通过螯合催化中心的铁原子来实现抑制，而后者则通过竞争性结合来实现抑制。受到上述启发，本文作者对目前已经临床应用的铁螯合剂类药物（用于治疗血铁含量过高）会对JmjC KDMs能有何种影响产生了兴趣。

　　对三种临床应用的铁螯合剂药物展开了探究，分别为deferoxamine、deferiprone和deferasirox (地拉罗司)。IC50实验的结果表明，三种化合物均能够有效地对JmjC KDMs产生抑制。作者猜测其抑制作用来自两种可能，一是竞争性地螯合体系中的铁离子，二是直接结合蛋白的活性位点(谓之"bonafide"方式)。为了验证猜测，作者首先进行了电子顺磁共振(EPR)谱图的测定，发现化合物deferasirox直接与蛋白的含铁活性位点结合形成了复合物；通过核磁共振(NMR)的测定，该猜测得到了进一步的证实。为了直接从分子结构的角度研究其结合模式，作者又尝试将JMJD2A蛋白和deferasirox共结晶，但并未取得成功。通过计算机模拟分子对接，作者提出了可能的结合模型，即deferasirox通过两个酚羟基和三氮唑的一个氮原子与活性中心的铁原子螯合，同时化合物也与周围的残基存在着氢键和π-π堆积作用。

　　基于该结合模型，作者尝试对地拉罗司进行结构上的修饰，以研究构效关系并提升药学性质。为了增强化合物与活性口袋残基的相互作用，作者设计合成了一系列具有不同苯环取代基的衍生物。活性实验表明这些衍生物的抑制作用与原化合物类似或略优。为了验证铁原子螯合模式的重要性，作者尝试将化合物的螯合基团替换为其他螯合基团或H,结果表明其抑制作用显著减弱。

　　同时，作者还研究了地拉罗司在细胞水平上的生物效应。作者选取了对KDM抑制敏感的KYSE-150癌细胞系进行细胞增殖实验，发现deferasirox及其衍生物能够强有力地抑制细胞的增殖。随后作者对一系列其他的癌细胞系展开试验，并与已知的JmjC KDM抑制剂JIB-04进行对比，结果表明deferasirox与JIB-04有着类似的作用谱。随后，作者还分别在HEK293T和U2OS细胞系中研究了该化合物在分子生物学水平上的效应。通过免疫印迹和免疫荧光成像的表征，作者发现细胞中的组蛋白三甲基化水平明显升高(图5)，印证了化合物对JmjC KDM的抑制作用。如患者需要，请咨询康必行海外医疗医学顾问：4006-130-650.

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