DNA损伤修复通路抗癌药物——Wee1抑制剂

Wee1是DNA损伤修复（DDR）通路的一个重要激酶，参与细胞周期的调控，在G2/M期检查点发挥关键作用。目前一些Wee1抑制剂已在多个实体瘤，尤其在具有TP53突变的肿瘤中显示了一定的临床疗效。接下来，本文将对Wee1靶点以及Wee1抑制剂研究进展进行梳理。

Wee1激酶最早发现于裂殖酵母中，是丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶家族的重要成员之一，属于细胞周期调节蛋白[1]。人类的Wee1蛋白由647个氨基酸组成，主要包含3个结构域：N-端结构域、中心激酶结构域和1个短的C-端结构域。N-端结构域是Wee1激酶的激活结构域，也是抑制周期蛋白依赖性激酶 1-周期蛋白B（cyclin-dependent kinase 1-cyclin B，CDK1-CyclinB）复合物去磷酸化的潜在位点，包含1个富含甘氨酸环（残基序列 306 ~ 311）和3段富含脯氨酸、谷氨酰胺、丝氨酸、苏氨酸的序列（残基序列 24~126），这些泛素化识别位点可以严格控制Wee1的细胞内半衰期。C-端结构域主要包含催化段（残基序列 422 ~ 433）和活化段（残基序列 462~486）[

Wee1激酶在细胞周期调控中的作用

细胞周期在细胞分裂过程中被高度调控。细胞周期分为分裂间期和分裂期，DNA复制和蛋白质合成在间期完成。在细胞增殖过程中，多种原因导致DNA损伤和染色体变异。为保证基因组的完整，间期主要通过3个细胞周期检查点（G1/S 检查点、S检查点、G2/M检查点）对此进行负反馈调节，及时中断细胞周期进程[3]。Wee1主要定位于细胞核，协助并确保DNA复制过程正确。Wee1负调节作用于CDK1-Cyclin B复合物，该复合物一旦激活，细胞就会进入有丝分裂过程。在S期，Wee1激酶作为“染色质合成传感器”，有两个连续的磷酸化事件，一是在整个细胞S期磷酸化CDK1的Tyr15位点，防止细胞进入下一个细胞周期，直到DNA复制或修复完成；二是磷酸化组蛋白H2B的Tyr37位点，终止组蛋白合成，在进入有丝分裂期前维持正确的组蛋白与DNA比例。由于DNA合成与组蛋白转录的耦合对染色体形成至关重要，因此这两个过程使Wee1蛋白激酶成为维持染色体完整性的主要调节者[4]。

 Wee1激酶在DNA损伤修复中的作用

真核细胞依赖复杂的细胞周期检查点和DNA修复系统确保基因组的稳定性，在细胞DNA 受到化学性或放射性损伤后，细胞周期检查点被激活，阻止细胞周期进程而使DNA进行修复。

DNA发生单链断裂，ATR信号通路激活，细胞周期检查点激酶 1（checkpoint kinase 1，Chk1）的317位和345位丝氨酸经磷酸化而激活，活化后的Chk1同时磷酸化Cdc25C（cyclin 25 homologous protein C，周期蛋白 25 同源蛋白 C）和 Wee1。Wee1激酶通过2条途径阻滞有丝分裂，包括S阻滞和G2/M 阻滞，为修复受损DNA争取时间，维持染色质的完整性。DNA修复完成后，PLK1磷酸化Wee1激酶，通过泛素连接酶降解Wee1，同时，Chk1对Cdc25C抑制作用丧失，CDK1随后被Cdc25C去磷酸化并重新激活，驱动细胞进入分裂期。

DNA发生双链断裂，ATM信号通路激活，细胞周期检查点激酶2（checkpoint kinase 2，Chk2）磷酸化Cdc25C的216位丝氨酸，促进Cdc25C 与14-3-3 蛋白结合，致使Cdc25C与细胞质分离，从而抑制其活性，进而抑制 CDK1-CyclinB 复合物磷酸化，抑制细胞进入分裂期[2]。

研究表明，Wee1蛋白激酶在多种恶性肿瘤中过表达，如胰腺癌[5]、恶性黑色素瘤[6]和恶性胶质瘤[7]等。抑制Wee1蛋白激酶表达可致G2检查点废除，允许细胞周期携带未修复的DNA进入有丝分裂期，引发有丝分裂灾难，最终导致细胞死亡。当TP53基因突变时，p53的G1期阻滞功能消失，使细胞完全依赖于G2/M检查点进行DNA修复。因此，G2/M检查点调节因子，如CHK1/2、PLK1及WEE1等有望成为TP53突变肿瘤的重要药物靶点。