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基于计算的 FAK FERM 结构域化学探针发现,该探针可抑制 HER2-FAK 癌症信号通路。

Computational-based discovery of FAK FERM domain chemical probes that inhibit HER2-FAK cancer signaling.

机构信息

University of Arizona Cancer Center - Phoenix, Phoenix, AZ, USA.

University of Arizona College of Pharmacy-Phoenix, Phoenix, AZ, USA.

出版信息

Chem Biol Drug Des. 2020 Jun;95(6):584-599. doi: 10.1111/cbdd.13671. Epub 2020 Mar 13.

Abstract

The N-terminal FERM domain of focal adhesion kinase (FAK) contributes to FAK scaffolding and interacts with HER2, an oncogene and receptor tyrosine kinase. The interaction between HER2 and FAK drives resistance to FAK-kinase domain inhibitors through FAK Y397 transphosphorylation and FAK re-activation upon inhibition. As such, FAK FERM remains an attractive drug discovery target. In this report, we detail an alternative approach to targeting FAK through virtual screening-based discovery of chemical probes that target FAK FERM. We validated the binding interface between HER2 and FAK using site-directed mutagenesis and GST pull-down experiments. We assessed the ligandability of key-binding residues of HER2 and FAK utilizing computational tools. We developed a virtual screening method to screen ~200,000 compounds against the FAK FERM domain, identifying 20 virtual chemical probes. We performed GST pull-down screening on these compounds, discovering two hits, VS4 and VS14, with nanomolar IC s in disrupting HER2-FAK. We performed further testing, including molecular docking, immunofluorescence, phosphorylation, and cellular invasion assays to evaluate the compounds' biological effects. One probe, VS14, was identified with the ability to block both auto- and transphosphorylation of Y397. In all, these studies identify two new probes that target FAK FERM, enabling future investigation of this domain.

摘要

粘着斑激酶(FAK)的 N 端 FERM 结构域有助于 FAK 支架的形成,并与原癌基因和受体酪氨酸激酶 HER2 相互作用。HER2 与 FAK 的相互作用通过 FAK Y397 反式磷酸化和 FAK 抑制后再激活,导致对 FAK 激酶结构域抑制剂的耐药性。因此,FAK FERM 仍然是一个有吸引力的药物发现靶点。在本报告中,我们详细介绍了一种通过基于虚拟筛选的发现针对 FAK FERM 的化学探针来靶向 FAK 的替代方法。我们使用定点突变和 GST 下拉实验验证了 HER2 和 FAK 之间的结合界面。我们利用计算工具评估了 HER2 和 FAK 的关键结合残基的配体结合能力。我们开发了一种虚拟筛选方法,针对 FAK FERM 结构域筛选了约 20 万个化合物,鉴定出 20 个虚拟化学探针。我们对这些化合物进行了 GST 下拉筛选,发现了两种具有纳米摩尔 IC s 的化合物 VS4 和 VS14,它们可以破坏 HER2-FAK 的结合。我们进行了进一步的测试,包括分子对接、免疫荧光、磷酸化和细胞侵袭测定,以评估化合物的生物学效应。一种探针 VS14 被鉴定为具有阻断 Y397 自身和反式磷酸化的能力。总之,这些研究确定了两种新的针对 FAK FERM 的探针,为该结构域的进一步研究提供了可能。

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