[发明专利]一种重组蛋白质药物的分子设计

说明书

本发明涉及新的重组蛋白质药物。具体而言，本发明提供血管内皮抑制素的突变体，所述突变体的ATPase活性升高，同时具有提高的抑制新生血管生成和抑制肿瘤的活性。本发明还提供所述突变体在治疗肿瘤等新生血管生成相关疾病中的用途。

技术领域

本发明涉及新的重组蛋白质药物。具体而言，本发明提供血管内皮抑制素的变体，所述变体具有比天然血管内皮抑制素更高的ATPase活性和抑制新生血管及肿瘤生长的活性。本发明还提供所述变体在治疗肿瘤等新生血管生成相关疾病中的用途。

背景技术

1997年，美国哈佛大学Judah Folkman教授发现了内源性血管抑制剂——血管内皮抑制素(Endostatin，以下简称ES)。ES是胶原XVIII羧基端分子量为20kDa的酶切产物，包含183个氨基酸残基。重组ES可以抑制甚至治愈多种小鼠肿瘤，且不产生耐药性(FolkmanJ.et al.Cell 1997；88:277-285；Folkman J.et al.Nature 1997；390:404-407)。ES抑制肿瘤的机理是抑制肿瘤新生血管生成，阻断肿瘤营养和氧气的供给。

三磷酸腺苷(ATP)是最基本的生命能量物质，对于维持生命活动具有非常重要的意义。正常生理条件下，ATP在细胞和血液中的摩尔浓度分别是1-10mM和100μM。ATP酶(ATPase)又称三磷酸腺苷酶，是一类可以催化ATP水解释放能量的酶，同时产生二磷酸腺苷(ADP)和磷酸根离子(Pi)。除此之外，三磷酸鸟苷(GTP)所含的高能键也可以为蛋白质的生物合成提供能量。

许多重要的蛋白质，包括Hsp90、myosin等，都依赖于ATP供能。这些蛋白质本身通常都具有ATP酶(ATPase)活性。尽管各种ATPase在序列和三级结构上各异，但通常都含有结合ATP的部位，即P-loop结构(Andrea T.Deyrup,et al.,1998,JBC,273(16):9450-9456)。一种典型的P-loop结构序列是GXXGXXK(Driscoll,W.J.,et al.,1995,Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.,92:12328–12332)。其中，X代表任意氨基酸残基，其余氨基酸残基(两个G和一个K)相比之下更加保守。通常，这些ATPase中的ATP结合部位也可以结合GTP，因此很多ATPase同时也具有GTPase活性。

荷瘤状态下，癌细胞和新生血管内皮细胞代谢异常旺盛，代谢方式与正常成熟细胞相比存在巨大差异。一方面，癌细胞和旺盛增殖的细胞需要消耗大量ATP；另一方面，癌细胞和旺盛增殖的细胞利用葡萄糖产生ATP的效率却很低，这种低效率有氧糖酵解产生ATP的方式被称作“Warburg Effect”。虽然这种代谢方式产生ATP的效率很低，但由于该过程中会产生大量可用于细胞结构组装的堆砌单位(building blocks)，反而更有利于细胞增殖(Matthew G.,et al.,2009,Science,324:1029-1033)。

现有技术表明，天然ES具有很高的ATP酶(ATPase)活性，其序列(SEQ ID NO:1)中第89-95位氨基酸Gly-Ser-Glu-Gly-Pro-Leu-Lys具有GXXGXXK形式的经典ATP结合基序(ATP-binding motif)。现有技术显示，除个别情况外，ATPase活性与ES抑制内皮细胞迁移的活性负相关，且这种现象可以通过Warburg Effect来解释。这一规律已经在一系列ATPase活性降低的ES突变体中得到验证和揭示(PCT/CN2012/081210)。

发明概述

本发明涉及ES的ATP酶活性，即ATPase活性，并公开了以该种活性为基础的ES药物设计和具有更高抑瘤活性的ES突变体。