中国新药与临床杂志（ChinJNewDrugsClinRem），2013年4月，第32卷第4期
［文章编号］1007-7669（2013）04-0257-08
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凋亡抑制蛋白及其拮抗剂研发进展
范应仙a，张继虹a，b，张宽仁a
（昆明理工大学a.生命科学与技术学院，b.医学院，云南昆明
［关键词］［摘要］
650500）
细胞凋亡；凋亡抑制蛋白质类；smac蛋白；拟态物；肿瘤治疗方案
凋亡抑制蛋白（IAPs）是一类重要的细胞内凋亡调节蛋白，与肿瘤细胞的抗凋亡能力及耐药性
密切相关。线粒体释放的蛋白smac是一种抗凋亡拮抗蛋白，通过其N端四肽序列（Ala-Val-Pro-Ile，
AVPI）与IAPs的杆状病毒IAP重复序列（BIRs）结合，从而释放半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶（caspases），
促进细胞的凋亡。近年来以IAPs为靶点，研制有抗癌特异性的小分子IAP拮抗剂，寻找高效低毒的smac拟态物（smac-mimics）的治疗策略倍受关注。Smac-mimics的研发是近几年研究用于肿瘤治疗的一种新思路。本文主要介绍IAPs作用机制及抗凋亡拮抗剂smac-mimics研发进展。［中图分类号］
R966［文献标志码］A
Developmentofinhibitorsofapoptosisproteinsanditsantagonist
FANYing-xiana，ZHANGJi-honga，b，CHANGKwen-jena
（a.FacultyofLifeScienceandTechnology，b.FacultyofMedicine，KunmingUniversityScienceandTechnology，
KunmingYUNNAN650500，China）
［KEYWORDS］［ABSTRACT］
apoptosis；inhibitorofapoptosisproteins；smacprotein；mimic；antineoplasticprotocolsInhibitorsofapoptosisproteins（IAPs）arepotentinhibitorsofapoptosisbybindingcaspases
andinhibitingtheirenzymaticactivities，whichareassociatedwiththetumouranti-apoptosisandresistance.Theproteinsecond-mitochondriaderivedactivatorofcaspases（smac），anantagonistofIAPs，releasedfrommitochondriacanalsobindtoIAPsthroughitsN-terminalAVPI（Ala-Val-Pro-Ile）tetrapeptideandreleasesactivecaspasesfromIAPs，andthusreactivatesapoptosis.SeveralsmacmimeticbasedonAVPIstructurewerediscoveredrecentlyaspotentantagonistsofIAPs，andbecameanewstrategyforcancertherapy.ThispapermainlyintroducedtheactionmechanismofIAPsandresearchprogressofsmacmimetic.
细胞凋亡，即程序性细胞死亡，在维持多细胞组织生长和保持体内细胞动态平衡方面发挥着重要作用。如果细胞凋亡发生紊乱，平衡将被打乱进而导致各种疾病。细胞凋亡存在两条途径：内源性途径和外源性途径。内源性途径需要线粒
体参与细胞凋亡信号的放大来调节细胞凋亡，而外源性途径不需要线粒体的参与，而是直接激活细胞膜上死亡受体诱导细胞凋亡[1]。在肿瘤细胞中，细胞很少或几乎不凋亡，出现此种凋亡异常现象多是由于促凋亡因子的下调和（或）细胞内
[收稿日期][基金项目][作者简介][责任作者]
2011-11-23[接受日期]2012-10-30
云南省自然科学基金（KKSA201126061）
范应仙，女，硕士研究生，主要从事分子药理学研究，E-mail：[email protected]张继虹，E-mail：[email protected]
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抗凋亡蛋白上调等逃逸凋亡机制的管制所致。抗凋亡蛋白包括Bcl-2（B-celllymphoma-2）家族中的抗凋亡成员Bcl-2、Bcl-XL、Bcl-w，凋亡抑制蛋白（inhibitorsofapoptosisproteins，IAPs）家族及cFLIP蛋白（cellularFLICE/caspase8-likeinhib-
脏、肝脏、小肠及肺中高表达，中枢神经系统中表达较低。相比而言，c-IAP1较c-IAP2具有更广泛的表达[7]。XIAP是一种广泛分布蛋白，广泛分布于成人及胚胎组织，大多数研究资料显示XIAP在多种正常组织中低表达，在恶性肿瘤中表达明显升高，如乳腺癌、多发性骨髓癌、成胶质细胞瘤、卵巢癌，在外周血白细胞中不表达[8]。
itoryprotein）等，其高表达都与抗肿瘤药物的耐
受性有关。IAPs抗凋亡作用的关键在于其能与半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶（caspases）结合抑制其酶活性，进而抑制细胞凋亡。Smac（second-
2IAPs作用机制
2.1抗凋亡机制直接抑制caspases或procas-pases，IAPs对caspases的抑制主要是通过抑制caspases的关键成员起作用，如c-IAP1、c-IAP2、XIAP、livin、survivin可直接抑制caspase3/7/9。IAPs通过其高度保守的BIR域和RING结构与蛋
白酶caspases结合发挥抗凋亡作用，并抑制其活性[9]。晶体结构显示，caspases与IAPs作用是通过静电力和范德华力[10]。
mitochondriaderivedactivatorofcaspases）是一种
线粒体释放的蛋白，其成熟形式存在于线粒体中，当受凋亡信号刺激或线粒体功能异常时，从线粒体中释放出来，与IAPs结合，从而促进caspases的活化，有效抑制IAPs的抗凋亡作用[2]。Smac拟态物（Smac-mimics）是一类具有与smac有效作用部位功能相似的小分子化合物，此类化合物的促凋亡活性具有很多明显的优势，如易透过细胞膜抑制抗凋亡蛋白，药效活性强以及对正常细胞无毒性等。Smac-mimics作为一类有前景的抗癌小分子药正在进行临床前研究和临床研究。
XIAP和c-IAP1/2都有三个BIR域，但其抗凋亡机制各异。XIAP发挥抗凋亡作用是通过BIR3
域与caspase9结合，BIR2与caspase3/7结合进行的。XIAP的BIR3域对caspase9的抑制具有两种作用方式：一种是通过BIR3肽基结合环与caspase9
IAPsIAPs首先是由CROOK等[3]在杆状病毒
CpGV中发现的，是一类新的独立于Bcl-2家族的
抗凋亡蛋白。目前在人类中已发现8种IAPs：c-
IAP1（cellularIAP-1），c-IAP2（cellularIAP-2），XIAP（X-chromosomelinkedIAP），NAIP（neuronalapoptosisinhibitoryprotein），ILP-2（IAPlikeprotein2），survivin，bruce及其新成员livin（melanomaIAP，MLIAP）。IAPs在肿瘤细胞中高度
表达，许多肿瘤细胞的持续增殖和细胞对传统抗癌药的耐受性都与IAPs有关[4]。
N端的小亚基结合进行抑制；另一种是通过BIR3与caspase9同源二聚体结合以阻止caspase9的活化[11，12]。而c-IAP1/c-IAP2主要是通过抑制casepase3/7/8的活性发挥抗凋亡作用。c-IAP1/c-IAP2的BIR2与caspases3/7结合并通过泛素化途
径促进其自身和与其相互作用的蛋白降解，从而降低caspases的水平，抑制凋亡的进行[13]；c-IAP1是caspase8作用底物，具有多重切割位点，现已证明c-IAP1中有31个caspase切割位点[14]。c-
1IAPs结构及分布IAPs家族的结构具有很大IAP1/2的BIR3域虽然也能与caspase9结合，但
生物学研究显示其不能抑制caspase9的活性[15]。
近年来有研究报道[16]survivin并不能直接抑制
相似性，有三个结构域：（1）N末端IAPs重复序列域BIR，IAPs一般含有1~3个BIR结构域。每个BIR由70~80个左右氨基酸组成，含有2~3个Cys/His的IAP重复序列，核心含有大量的疏水结构；（2）大多数IAPs在羧基末端存在锌指（Zine-fingerRing）结构，该区域含有泛素化连接酶E3，具有泛素化作用（ubiquination），能够促进与IAPs相接触的蛋白，如CIAPS、CASPASES、
caspases而是通过与smac相互作用发挥抗凋亡作用。尽管所有的IAPs都能与caspase结合，但只有XIAP能直接抑制caspases3/7/9酶活性[17]；并且XIAP是IAPs中抗凋亡作用最强的成员，XIAP对caspases的抑制作用是c-IAP1/2的100~1000
倍[18]。但最近研究发现，在肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体（TNF-relatedapoptosis-inducingligand，
SMAC等[3，5，6]的降解；（3）cIAP1和cIAP2有caspases募集结构域CARD（caspaserecruitmentdomain），CARD功能目前还不清楚，可能与IAP
的功能特异性及多样性有关。
TRAIL，简称凋亡因子）介导的肝癌细胞凋亡中，c-IAP1和XIAP含量明显降低，而c-IAP2在凋亡前后没有明显的变化；但在只有c-IAP1缺失，XIAP不变情况下，肝癌细胞对TRAIL介导的凋
c-IAP1和c-IAP2广泛存在于哺乳动物，在肾
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亡仍然敏感；同时，caspase8基因的敲除能使基酸侧链带正电，以确保定位于线粒体，并在移入线粒体后被剪切掉[8]。线粒体信号肽的切除对
XIAP和c-IAP1水平稳定，而caspase9基因的敲
除能阻止XIAP的降解，但对c-IAP1无影响，说明caspase9的活化对XIAP的降解是必要的[19]。
TRAIL介导的c-IAP1的降解需要活化的caspase8，
并且能直接切割c-IAP1，这一发现证明c-IAP1能调节肝癌细胞对TRAIL的敏感度，但只有在
smac获得凋亡活性是必要的，在凋亡信号刺激下，线粒体信号肽被切除而成为成熟状态smac，其与细胞色素C一起从线粒体中释放出来参与细胞凋
亡，见图1。
TRAIL的浓度足够使c-IAP1降解时，c-IAP1的抑制作用才能被解除，因此，肝癌细胞TRAIL介导
的凋亡能力有赖于c-IAP1的水平[4]。
Smac与IAPs的作用机制结构及生物学研究发现，smac以其N末端四肽AVPI（Asp-Val-Pro-Ile）与IAPs的BIR域结合，从而使与IAPs结合
的caspases得以释放，达到促凋亡的目的[24，25]。
2.2促存活机制c-IAPs通过肿瘤坏死因子α
（TNF-α）受体信号激活核转录因子NF-κB（nuclearfactorkappaB）及有丝分裂原蛋白激酶（mitogenactivatedproteionkinase，MAPK）。IAPs除了2.1中阐述的抗凋亡机制外，在TNF诱导的
AVPI通过IBM（IAPbindingmotif）与IAPs结合，而此结合位点也是IAPs与caspases结合位点。因
此，samc与IAPs结合能使与lAPs结合的caspases释放出来，阻止IAPs对caspases活性的抑制，以达到促凋亡的目的[26，27]。Smac通过直接与c-IAP1/2结合并介导其迅速泛素化降解而抑制c-IAP1/2；而smac对XIAP的抑制则是通过其二聚体与XIAP的BIR2和BIR3结合，从而解除XIAP对caspases的抑制[28]。也就是smac对IAPs的拮抗作用存在两种方式：一种是smac通过解除IAPs对caspase9的抑制，恢复caspase9的活性进行。Smac以其空间结构中的第二交界面与XIAP的BIR3功能域相互作用，形成smac-XIAP复合物；smac能紧密地结合XIAP的BIR2的功能区，促进smac与BIR3结合，使caspase9在Asp330处断裂，从而阻止
NF-kB活性中也发挥重要作用。c-IAP1/2作用于TNF受体介导的凋亡信号上游，通过TNF受体激活NF-κB。同时也能激活MAPK及JNK激酶（c-JunNH2-ternimalkinase），发挥抗凋亡作用。
当TNF-α诱发形成TNFR1/TRADD/RIP1/TRAF2/c-IAPs复合物Ⅰ时，可通过内吞作用募集FADD及procaspase8/10形成受体复合体（receptorsome）的途径促使pocaspase8/10自我切割，进而激活caspase8/10和caspase3，促使细胞凋亡[20]；但在RIP1发生多聚泛素化，NF-κB活化情况下，抗凋亡蛋白如cFLIP，cIAPs及TRAFs大
量表达，此凋亡途径被抑制（见图1）。
XIAP对caspase9的抑制[10]。另一种是smac氨基
未端（N末端）与caspase3在IAPs的BIR2结构上有着相似的结合位点，但smac与BIR2的亲和力强于caspase3与BIR2的亲和力，所以即使
TNFR2缺少胞内死亡域，但可直接与TRAF2
结合，激活NIK、IKK和I-κB从而激活NF-κB发挥抗凋亡作用。已有报道c-IAP1/2、TNFR1和
TNFR2都是NF-κB的靶因子，可以激活NF-κB。
同时，近年有很多研究表明，JNK1途径在IAPs抗凋亡中也发挥重要作用。SANNA等[21-23]发现
BIR2上的结合位点已被caspase3所占据，smac仍能结合上去，致使IAPs对caspase3的抑制被解
除。同时smac也可通过解除caspase9来解除
XIAP、NAIP和livin（MLIAP）通过选择性激活由TAB1/TAK1介导的MAPK/JNK1激酶活化，并通过TAK1/JNK1途径加强XIAP的抗凋亡作用，进而抑
制由TNF-α诱导的凋亡。
XIAP对caspase3活性的抑制，激活的caspase9切割procaspase3成为有活性的caspase3，caspase3又正反馈激活caspase9[27]。
Smac-mimics对smac-mimics的研究是最近几年
才开始的，其主要作用于下游caspases，如
SmacSmac是一种线粒体结合蛋白，在正常组
织，如心脏、肝脏、肾、脾、前列腺、胸腺和肠中高表达。Smac存在两种状态，正常情况下以无活性状态存在于胞浆中；无活性状态含有一段线粒体信号肽，此信号肽是由55个氨基酸残基组成的线粒体靶信号序列MTS（mitochondrialtargeting
caspase3/7（见图1）。研究发现，应用化学合成法合成与smac有效作用部位相似的小分子化合物，
也能达到抑制IAPs的目的。将该种化合物导入不同类型肿瘤细胞中，发现其有化疗增敏作用，与顺铂联用能抑制肺癌细胞的生长，与TRAIL联用能够抑制小鼠的神经胶质瘤生长[15]。FULDA等[29]报道，将人颅骨内恶性神经胶质瘤移入小鼠体内
sequence），为一两性的α螺旋结构，其一端的氨
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图1肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体（TRAIL）诱导的凋亡途径图凋亡信号或其他刺激因子作用时，TRAIL配体与其受体结合，并
转移到细胞膜上，与接头蛋白FADD结合并招募caspase酶原组成DISC，随后caspase酶原切割活化并激活下游凋亡因子，促进细胞凋亡。但抗凋亡因子IAPs，c-FLIP能抑制凋亡信号中关键成员caspase活性，发挥抗凋亡作用；同时，还能促进存活途径NF-κB和JNK的活化，使细胞逃逸凋亡。
模型，发现smac-mimics能强有力的提高抗肿瘤药困难[30，31]。
TRAIL的活性，并能彻底摧毁神经胶质瘤而对正目前针对smac-mimics的研究主要是基于化学常细胞无毒性；在与TRAIL或表柔比星联合使用
合成肽类或非肽类小分子化合物。Smac-mimics有时，smac-mimics能提高caspase3/8/9活性，并促两种类型：一种是基于单体的研究，其与IAPs只进caspases底物，如：PARP、DFF45、Bid、XIAP有一个结合位点；另一种是基于二聚体的研究，的切割。
其与IAPs有两个结合位点。最初的IAPs拮抗剂都因此，模拟smac结构，可设计并人工合成smac-
是单体，能与XIAP、c-IAP1/2的BIR3域结合，mimics，为肿瘤治疗提供新途径。与其他化疗药物
也能与livin单个的BIR域结合；实验证明二聚体如链霉素、顺铂等相比，其有药效活力强、特异具有更高的亲和力，其活性是单体的100~1000性高、生物利用度高，且对正常组织几乎无毒性倍。LI等[14]报道，smac-mimics二聚体不仅能作用等优点；但靶点蛋白与蛋白间的复杂作用，结合于XIAP-Smac复合体，也能与XIAP作用，从而时结构会发生改变，因此也为此药的研发带来了
影响XIAP对caspases的抑制作用；同时，此化合
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物还能促进DNA修复酶[poly（ADP-ribose）期实体瘤的治疗已在进行Ⅰ/Ⅱ期临床试验（www.
Polymerase，PARP]的水解。单体口服具有更高的
生物利用度，因此主要合成单体，二聚体需从其他给药途径进行研究[31]。现有大量smac-mimics正处于临床前研究中（表1）。而且目前已有4种
clinicalconnection.com）。HGS1029/AEG40826用于
晚期实体瘤，其安全性和耐药性已进入Ⅰ期临床试验并有望进入Ⅱ期临床试验（http：//
asthmaclinicaltrials.org）。AT-406用于实体瘤淋巴
瘤已进入Ⅰ期临床试验（http：//www.ascenta.com）。
此外还有其他smac-mimics处于研究阶段。
smac-mimic处于临床试验期：分别为GDC-0152，LCL161，AEG40826/HGS1029，AT406。其中GDC-0152用于晚期和转移性恶性肿瘤已进入Ⅱ期临床试验（http：//clinicaltrials.gov）；LCL161用于对晚
表1
AEG40730，一种smac-mimics二聚体，能引起c-IAP1/2的降解，降低RIP1的泛素化程度[13]。
体内实验
晚期实体瘤，淋巴瘤
研究阶段
文献
IAPs拮抗剂smac-mimics总结
药物名称
研究单位
结构
AEG40826AT-406GDC-0152LCL161SM-164
HGS/Aegera
UniversityofMichiganGenentechNovartis
UniversityofMichigan
clinicaltrials
实体瘤淋巴瘤PhaseⅠhttp://www.ascenta.com晚期和转移性恶性肿瘤PhaseⅡhttp://clinicaltrials.gov[32]晚期实体瘤PhaseⅠ/Ⅱwww.clinicalconnection.comMDA-MB-231xenograft
[33，34]
PhaseⅠ/Ⅱ
http://med.stanford.edu/
SM-122UniversityofMichiganMDA-MB-231xenograft[33]
SM-157UniversityofMichiganMDA-MB-231xenograft[34]
Compound2（Abbott）AbbottMDA-MB-231xenograft[34]
Compound3UniversityofMilano[35]
Compound8GenentechMDA-MB-231xenograft[34，36]
Compound2UniversityofTexasSMC[14，34]
Compound3UniversityofTexasSMC[14，34]
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续表1
Compound14b
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GenentechMDA-MB-231xenograft[34，37]
MV1Genentech[34，38]
MV2Genentech[34，38]
LBW242NovartisMDA-MB-231xenograft[34，39]
AEG40730XIAP，cIAP[13]
JP-1201YM155
UniversityofTexasAstellas
HT-29xenograft[40，41][34]
TPI1396-34BurnhamInstituteMousexenograft[34，42]
TWX024Scripps/GNF[34，43]
CS3Genentech[9，34]
JP1548单独应用能使c-IAP1降解，但不能使XIAP降解，与TRAIL联合用药时能增加细胞对TRAIL的敏感。JP1201与Docetaxel联合应用，
能有效作用于胰腺癌[41]。LU等[33]报道，浓度为
1~10nmol·L-1的SM-164能显著的降低procaspase3/8/9和pro-PARP的水平，而增加的
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caspase3/8/9水平能促进细胞凋亡，同时也能诱导
依赖于TNF-α的细胞凋亡。综上所述smac-mimics具有潜在的临床应用价值，smac-mimics与其他抗癌药物联合用药，不仅能提高化疗药物的特异性，而且具有广泛的适应性。展望
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中国新药与临床杂志（ChinJNewDrugsClinRem），2013年4月，第32卷第4期
［文章编号］1007-7669（2013）04-0257-08
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凋亡抑制蛋白及其拮抗剂研发进展
范应仙a，张继虹a，b，张宽仁a
（昆明理工大学a.生命科学与技术学院，b.医学院，云南昆明
［关键词］［摘要］
650500）
细胞凋亡；凋亡抑制蛋白质类；smac蛋白；拟态物；肿瘤治疗方案
凋亡抑制蛋白（IAPs）是一类重要的细胞内凋亡调节蛋白，与肿瘤细胞的抗凋亡能力及耐药性
密切相关。线粒体释放的蛋白smac是一种抗凋亡拮抗蛋白，通过其N端四肽序列（Ala-Val-Pro-Ile，
AVPI）与IAPs的杆状病毒IAP重复序列（BIRs）结合，从而释放半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶（caspases），
促进细胞的凋亡。近年来以IAPs为靶点，研制有抗癌特异性的小分子IAP拮抗剂，寻找高效低毒的smac拟态物（smac-mimics）的治疗策略倍受关注。Smac-mimics的研发是近几年研究用于肿瘤治疗的一种新思路。本文主要介绍IAPs作用机制及抗凋亡拮抗剂smac-mimics研发进展。［中图分类号］
R966［文献标志码］A
Developmentofinhibitorsofapoptosisproteinsanditsantagonist
FANYing-xiana，ZHANGJi-honga，b，CHANGKwen-jena
（a.FacultyofLifeScienceandTechnology，b.FacultyofMedicine，KunmingUniversityScienceandTechnology，
KunmingYUNNAN650500，China）
［KEYWORDS］［ABSTRACT］
apoptosis；inhibitorofapoptosisproteins；smacprotein；mimic；antineoplasticprotocolsInhibitorsofapoptosisproteins（IAPs）arepotentinhibitorsofapoptosisbybindingcaspases
andinhibitingtheirenzymaticactivities，whichareassociatedwiththetumouranti-apoptosisandresistance.Theproteinsecond-mitochondriaderivedactivatorofcaspases（smac），anantagonistofIAPs，releasedfrommitochondriacanalsobindtoIAPsthroughitsN-terminalAVPI（Ala-Val-Pro-Ile）tetrapeptideandreleasesactivecaspasesfromIAPs，andthusreactivatesapoptosis.SeveralsmacmimeticbasedonAVPIstructurewerediscoveredrecentlyaspotentantagonistsofIAPs，andbecameanewstrategyforcancertherapy.ThispapermainlyintroducedtheactionmechanismofIAPsandresearchprogressofsmacmimetic.
细胞凋亡，即程序性细胞死亡，在维持多细胞组织生长和保持体内细胞动态平衡方面发挥着重要作用。如果细胞凋亡发生紊乱，平衡将被打乱进而导致各种疾病。细胞凋亡存在两条途径：内源性途径和外源性途径。内源性途径需要线粒
体参与细胞凋亡信号的放大来调节细胞凋亡，而外源性途径不需要线粒体的参与，而是直接激活细胞膜上死亡受体诱导细胞凋亡[1]。在肿瘤细胞中，细胞很少或几乎不凋亡，出现此种凋亡异常现象多是由于促凋亡因子的下调和（或）细胞内
[收稿日期][基金项目][作者简介][责任作者]
2011-11-23[接受日期]2012-10-30
云南省自然科学基金（KKSA201126061）
范应仙，女，硕士研究生，主要从事分子药理学研究，E-mail：[email protected]张继虹，E-mail：[email protected]
·258·
中国新药与临床杂志（ChinJNewDrugsClinRem），2013年4月，第32卷第4期
抗凋亡蛋白上调等逃逸凋亡机制的管制所致。抗凋亡蛋白包括Bcl-2（B-celllymphoma-2）家族中的抗凋亡成员Bcl-2、Bcl-XL、Bcl-w，凋亡抑制蛋白（inhibitorsofapoptosisproteins，IAPs）家族及cFLIP蛋白（cellularFLICE/caspase8-likeinhib-
脏、肝脏、小肠及肺中高表达，中枢神经系统中表达较低。相比而言，c-IAP1较c-IAP2具有更广泛的表达[7]。XIAP是一种广泛分布蛋白，广泛分布于成人及胚胎组织，大多数研究资料显示XIAP在多种正常组织中低表达，在恶性肿瘤中表达明显升高，如乳腺癌、多发性骨髓癌、成胶质细胞瘤、卵巢癌，在外周血白细胞中不表达[8]。
itoryprotein）等，其高表达都与抗肿瘤药物的耐
受性有关。IAPs抗凋亡作用的关键在于其能与半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶（caspases）结合抑制其酶活性，进而抑制细胞凋亡。Smac（second-
2IAPs作用机制
2.1抗凋亡机制直接抑制caspases或procas-pases，IAPs对caspases的抑制主要是通过抑制caspases的关键成员起作用，如c-IAP1、c-IAP2、XIAP、livin、survivin可直接抑制caspase3/7/9。IAPs通过其高度保守的BIR域和RING结构与蛋
白酶caspases结合发挥抗凋亡作用，并抑制其活性[9]。晶体结构显示，caspases与IAPs作用是通过静电力和范德华力[10]。
mitochondriaderivedactivatorofcaspases）是一种
线粒体释放的蛋白，其成熟形式存在于线粒体中，当受凋亡信号刺激或线粒体功能异常时，从线粒体中释放出来，与IAPs结合，从而促进caspases的活化，有效抑制IAPs的抗凋亡作用[2]。Smac拟态物（Smac-mimics）是一类具有与smac有效作用部位功能相似的小分子化合物，此类化合物的促凋亡活性具有很多明显的优势，如易透过细胞膜抑制抗凋亡蛋白，药效活性强以及对正常细胞无毒性等。Smac-mimics作为一类有前景的抗癌小分子药正在进行临床前研究和临床研究。
XIAP和c-IAP1/2都有三个BIR域，但其抗凋亡机制各异。XIAP发挥抗凋亡作用是通过BIR3
域与caspase9结合，BIR2与caspase3/7结合进行的。XIAP的BIR3域对caspase9的抑制具有两种作用方式：一种是通过BIR3肽基结合环与caspase9
IAPsIAPs首先是由CROOK等[3]在杆状病毒
CpGV中发现的，是一类新的独立于Bcl-2家族的
抗凋亡蛋白。目前在人类中已发现8种IAPs：c-
IAP1（cellularIAP-1），c-IAP2（cellularIAP-2），XIAP（X-chromosomelinkedIAP），NAIP（neuronalapoptosisinhibitoryprotein），ILP-2（IAPlikeprotein2），survivin，bruce及其新成员livin（melanomaIAP，MLIAP）。IAPs在肿瘤细胞中高度
表达，许多肿瘤细胞的持续增殖和细胞对传统抗癌药的耐受性都与IAPs有关[4]。
N端的小亚基结合进行抑制；另一种是通过BIR3与caspase9同源二聚体结合以阻止caspase9的活化[11，12]。而c-IAP1/c-IAP2主要是通过抑制casepase3/7/8的活性发挥抗凋亡作用。c-IAP1/c-IAP2的BIR2与caspases3/7结合并通过泛素化途
径促进其自身和与其相互作用的蛋白降解，从而降低caspases的水平，抑制凋亡的进行[13]；c-IAP1是caspase8作用底物，具有多重切割位点，现已证明c-IAP1中有31个caspase切割位点[14]。c-
1IAPs结构及分布IAPs家族的结构具有很大IAP1/2的BIR3域虽然也能与caspase9结合，但
生物学研究显示其不能抑制caspase9的活性[15]。
近年来有研究报道[16]survivin并不能直接抑制
相似性，有三个结构域：（1）N末端IAPs重复序列域BIR，IAPs一般含有1~3个BIR结构域。每个BIR由70~80个左右氨基酸组成，含有2~3个Cys/His的IAP重复序列，核心含有大量的疏水结构；（2）大多数IAPs在羧基末端存在锌指（Zine-fingerRing）结构，该区域含有泛素化连接酶E3，具有泛素化作用（ubiquination），能够促进与IAPs相接触的蛋白，如CIAPS、CASPASES、
caspases而是通过与smac相互作用发挥抗凋亡作用。尽管所有的IAPs都能与caspase结合，但只有XIAP能直接抑制caspases3/7/9酶活性[17]；并且XIAP是IAPs中抗凋亡作用最强的成员，XIAP对caspases的抑制作用是c-IAP1/2的100~1000
倍[18]。但最近研究发现，在肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体（TNF-relatedapoptosis-inducingligand，
SMAC等[3，5，6]的降解；（3）cIAP1和cIAP2有caspases募集结构域CARD（caspaserecruitmentdomain），CARD功能目前还不清楚，可能与IAP
的功能特异性及多样性有关。
TRAIL，简称凋亡因子）介导的肝癌细胞凋亡中，c-IAP1和XIAP含量明显降低，而c-IAP2在凋亡前后没有明显的变化；但在只有c-IAP1缺失，XIAP不变情况下，肝癌细胞对TRAIL介导的凋
c-IAP1和c-IAP2广泛存在于哺乳动物，在肾
中国新药与临床杂志（ChinJNewDrugsClinRem），2013年4月，第32卷第4期
·259·
亡仍然敏感；同时，caspase8基因的敲除能使基酸侧链带正电，以确保定位于线粒体，并在移入线粒体后被剪切掉[8]。线粒体信号肽的切除对
XIAP和c-IAP1水平稳定，而caspase9基因的敲
除能阻止XIAP的降解，但对c-IAP1无影响，说明caspase9的活化对XIAP的降解是必要的[19]。
TRAIL介导的c-IAP1的降解需要活化的caspase8，
并且能直接切割c-IAP1，这一发现证明c-IAP1能调节肝癌细胞对TRAIL的敏感度，但只有在
smac获得凋亡活性是必要的，在凋亡信号刺激下，线粒体信号肽被切除而成为成熟状态smac，其与细胞色素C一起从线粒体中释放出来参与细胞凋
亡，见图1。
TRAIL的浓度足够使c-IAP1降解时，c-IAP1的抑制作用才能被解除，因此，肝癌细胞TRAIL介导
的凋亡能力有赖于c-IAP1的水平[4]。
Smac与IAPs的作用机制结构及生物学研究发现，smac以其N末端四肽AVPI（Asp-Val-Pro-Ile）与IAPs的BIR域结合，从而使与IAPs结合
的caspases得以释放，达到促凋亡的目的[24，25]。
2.2促存活机制c-IAPs通过肿瘤坏死因子α
（TNF-α）受体信号激活核转录因子NF-κB（nuclearfactorkappaB）及有丝分裂原蛋白激酶（mitogenactivatedproteionkinase，MAPK）。IAPs除了2.1中阐述的抗凋亡机制外，在TNF诱导的
AVPI通过IBM（IAPbindingmotif）与IAPs结合，而此结合位点也是IAPs与caspases结合位点。因
此，samc与IAPs结合能使与lAPs结合的caspases释放出来，阻止IAPs对caspases活性的抑制，以达到促凋亡的目的[26，27]。Smac通过直接与c-IAP1/2结合并介导其迅速泛素化降解而抑制c-IAP1/2；而smac对XIAP的抑制则是通过其二聚体与XIAP的BIR2和BIR3结合，从而解除XIAP对caspases的抑制[28]。也就是smac对IAPs的拮抗作用存在两种方式：一种是smac通过解除IAPs对caspase9的抑制，恢复caspase9的活性进行。Smac以其空间结构中的第二交界面与XIAP的BIR3功能域相互作用，形成smac-XIAP复合物；smac能紧密地结合XIAP的BIR2的功能区，促进smac与BIR3结合，使caspase9在Asp330处断裂，从而阻止
NF-kB活性中也发挥重要作用。c-IAP1/2作用于TNF受体介导的凋亡信号上游，通过TNF受体激活NF-κB。同时也能激活MAPK及JNK激酶（c-JunNH2-ternimalkinase），发挥抗凋亡作用。
当TNF-α诱发形成TNFR1/TRADD/RIP1/TRAF2/c-IAPs复合物Ⅰ时，可通过内吞作用募集FADD及procaspase8/10形成受体复合体（receptorsome）的途径促使pocaspase8/10自我切割，进而激活caspase8/10和caspase3，促使细胞凋亡[20]；但在RIP1发生多聚泛素化，NF-κB活化情况下，抗凋亡蛋白如cFLIP，cIAPs及TRAFs大
量表达，此凋亡途径被抑制（见图1）。
XIAP对caspase9的抑制[10]。另一种是smac氨基
未端（N末端）与caspase3在IAPs的BIR2结构上有着相似的结合位点，但smac与BIR2的亲和力强于caspase3与BIR2的亲和力，所以即使
TNFR2缺少胞内死亡域，但可直接与TRAF2
结合，激活NIK、IKK和I-κB从而激活NF-κB发挥抗凋亡作用。已有报道c-IAP1/2、TNFR1和
TNFR2都是NF-κB的靶因子，可以激活NF-κB。
同时，近年有很多研究表明，JNK1途径在IAPs抗凋亡中也发挥重要作用。SANNA等[21-23]发现
BIR2上的结合位点已被caspase3所占据，smac仍能结合上去，致使IAPs对caspase3的抑制被解
除。同时smac也可通过解除caspase9来解除
XIAP、NAIP和livin（MLIAP）通过选择性激活由TAB1/TAK1介导的MAPK/JNK1激酶活化，并通过TAK1/JNK1途径加强XIAP的抗凋亡作用，进而抑
制由TNF-α诱导的凋亡。
XIAP对caspase3活性的抑制，激活的caspase9切割procaspase3成为有活性的caspase3，caspase3又正反馈激活caspase9[27]。
Smac-mimics对smac-mimics的研究是最近几年
才开始的，其主要作用于下游caspases，如
SmacSmac是一种线粒体结合蛋白，在正常组
织，如心脏、肝脏、肾、脾、前列腺、胸腺和肠中高表达。Smac存在两种状态，正常情况下以无活性状态存在于胞浆中；无活性状态含有一段线粒体信号肽，此信号肽是由55个氨基酸残基组成的线粒体靶信号序列MTS（mitochondrialtargeting
caspase3/7（见图1）。研究发现，应用化学合成法合成与smac有效作用部位相似的小分子化合物，
也能达到抑制IAPs的目的。将该种化合物导入不同类型肿瘤细胞中，发现其有化疗增敏作用，与顺铂联用能抑制肺癌细胞的生长，与TRAIL联用能够抑制小鼠的神经胶质瘤生长[15]。FULDA等[29]报道，将人颅骨内恶性神经胶质瘤移入小鼠体内
sequence），为一两性的α螺旋结构，其一端的氨
·260·
中国新药与临床杂志（ChinJNewDrugsClinRem），2013年4月，第32卷第4期
图1肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体（TRAIL）诱导的凋亡途径图凋亡信号或其他刺激因子作用时，TRAIL配体与其受体结合，并
转移到细胞膜上，与接头蛋白FADD结合并招募caspase酶原组成DISC，随后caspase酶原切割活化并激活下游凋亡因子，促进细胞凋亡。但抗凋亡因子IAPs，c-FLIP能抑制凋亡信号中关键成员caspase活性，发挥抗凋亡作用；同时，还能促进存活途径NF-κB和JNK的活化，使细胞逃逸凋亡。
模型，发现smac-mimics能强有力的提高抗肿瘤药困难[30，31]。
TRAIL的活性，并能彻底摧毁神经胶质瘤而对正目前针对smac-mimics的研究主要是基于化学常细胞无毒性；在与TRAIL或表柔比星联合使用
合成肽类或非肽类小分子化合物。Smac-mimics有时，smac-mimics能提高caspase3/8/9活性，并促两种类型：一种是基于单体的研究，其与IAPs只进caspases底物，如：PARP、DFF45、Bid、XIAP有一个结合位点；另一种是基于二聚体的研究，的切割。
其与IAPs有两个结合位点。最初的IAPs拮抗剂都因此，模拟smac结构，可设计并人工合成smac-
是单体，能与XIAP、c-IAP1/2的BIR3域结合，mimics，为肿瘤治疗提供新途径。与其他化疗药物
也能与livin单个的BIR域结合；实验证明二聚体如链霉素、顺铂等相比，其有药效活力强、特异具有更高的亲和力，其活性是单体的100~1000性高、生物利用度高，且对正常组织几乎无毒性倍。LI等[14]报道，smac-mimics二聚体不仅能作用等优点；但靶点蛋白与蛋白间的复杂作用，结合于XIAP-Smac复合体，也能与XIAP作用，从而时结构会发生改变，因此也为此药的研发带来了
影响XIAP对caspases的抑制作用；同时，此化合
中国新药与临床杂志（ChinJNewDrugsClinRem），2013年4月，第32卷第4期
·261·
物还能促进DNA修复酶[poly（ADP-ribose）期实体瘤的治疗已在进行Ⅰ/Ⅱ期临床试验（www.
Polymerase，PARP]的水解。单体口服具有更高的
生物利用度，因此主要合成单体，二聚体需从其他给药途径进行研究[31]。现有大量smac-mimics正处于临床前研究中（表1）。而且目前已有4种
clinicalconnection.com）。HGS1029/AEG40826用于
晚期实体瘤，其安全性和耐药性已进入Ⅰ期临床试验并有望进入Ⅱ期临床试验（http：//
asthmaclinicaltrials.org）。AT-406用于实体瘤淋巴
瘤已进入Ⅰ期临床试验（http：//www.ascenta.com）。
此外还有其他smac-mimics处于研究阶段。
smac-mimic处于临床试验期：分别为GDC-0152，LCL161，AEG40826/HGS1029，AT406。其中GDC-0152用于晚期和转移性恶性肿瘤已进入Ⅱ期临床试验（http：//clinicaltrials.gov）；LCL161用于对晚
表1
AEG40730，一种smac-mimics二聚体，能引起c-IAP1/2的降解，降低RIP1的泛素化程度[13]。
体内实验
晚期实体瘤，淋巴瘤
研究阶段
文献
IAPs拮抗剂smac-mimics总结
药物名称
研究单位
结构
AEG40826AT-406GDC-0152LCL161SM-164
HGS/Aegera
UniversityofMichiganGenentechNovartis
UniversityofMichigan
clinicaltrials
实体瘤淋巴瘤PhaseⅠhttp://www.ascenta.com晚期和转移性恶性肿瘤PhaseⅡhttp://clinicaltrials.gov[32]晚期实体瘤PhaseⅠ/Ⅱwww.clinicalconnection.comMDA-MB-231xenograft
[33，34]
PhaseⅠ/Ⅱ
http://med.stanford.edu/
SM-122UniversityofMichiganMDA-MB-231xenograft[33]
SM-157UniversityofMichiganMDA-MB-231xenograft[34]
Compound2（Abbott）AbbottMDA-MB-231xenograft[34]
Compound3UniversityofMilano[35]
Compound8GenentechMDA-MB-231xenograft[34，36]
Compound2UniversityofTexasSMC[14，34]
Compound3UniversityofTexasSMC[14，34]
·262·
续表1
Compound14b
中国新药与临床杂志（ChinJNewDrugsClinRem），2013年4月，第32卷第4期
GenentechMDA-MB-231xenograft[34，37]
MV1Genentech[34，38]
MV2Genentech[34，38]
LBW242NovartisMDA-MB-231xenograft[34，39]
AEG40730XIAP，cIAP[13]
JP-1201YM155
UniversityofTexasAstellas
HT-29xenograft[40，41][34]
TPI1396-34BurnhamInstituteMousexenograft[34，42]
TWX024Scripps/GNF[34，43]
CS3Genentech[9，34]
JP1548单独应用能使c-IAP1降解，但不能使XIAP降解，与TRAIL联合用药时能增加细胞对TRAIL的敏感。JP1201与Docetaxel联合应用，
能有效作用于胰腺癌[41]。LU等[33]报道，浓度为
1~10nmol·L-1的SM-164能显著的降低procaspase3/8/9和pro-PARP的水平，而增加的
中国新药与临床杂志（ChinJNewDrugsClinRem），2013年4月，第32卷第4期
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caspase3/8/9水平能促进细胞凋亡，同时也能诱导
依赖于TNF-α的细胞凋亡。综上所述smac-mimics具有潜在的临床应用价值，smac-mimics与其他抗癌药物联合用药，不仅能提高化疗药物的特异性，而且具有广泛的适应性。展望
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