PIKE蛋白激动剂治疗孤独症谱系障碍的药物发现及机制研究

20251127

科学研究和技术服务业

1. 理论基础与靶点验证 基因关联性：PIKE蛋白（由AGAP2基因编码）已被SFARI Gene等权威数据库收录为ASD风险基因。 动物模型表型：课题组前期已构建Agap2敲除小鼠模型，明确表现出ASD核心症状（社交缺陷、重复刻板行为），并初步揭示其与PI3K-AKT信号通路下调相关。 潜在机制提出：首次将液-液相分离引入PIKE蛋白功能研究，为理解其在突触后致密成分中的组装与调控机制提供了新视角。
2. 关键技术突破与实验验证 相分离能力证实：通过生物信息学预测、细胞成像（串珠状分布）和体外重构实验，确证PIKE蛋白具备液-液相分离能力。 关键结构域锁定：利用Optodroplet等技术，明确其N端无序区和PH结构域是驱动相分离的核心区域。 AI辅助药物筛选平台建立：结合人工智能蛋白结构预测（DMFold）、虚拟筛选与分子对接，精准定位PH-ArfGAP结构域中的小分子结合口袋
3. 先导化合物发现与初步功能验证 小分子库筛选：从SPECS化合物库中虚拟筛选出40个候选化合物，进一步通过表面等离子共振技术筛选出9个具有微摩尔级别亲和力的先导分子。 体外试验效力：在体外实验中，初步证实其中3个化合物（如XYZ81、XYZ102、XYZ110）可破坏PIKE蛋白的相分离能力

可国（境）内外转让

北京市自然科学基金本科生“启研”计划

北京市科学技术委员会;中关村科技园区管理委员会

孤独症谱系障碍（ASD）是一种以社交缺陷及重复刻板样行为为核心症状、缺乏有效治疗药物的神经发育性疾病，其病因异质性高，发病与遗传因素高度相关。编码PIKE蛋白的AGAP2基因是已被公共数据库收录的ASD风险基因，前期研究表明该蛋白缺陷可导致小鼠出现ASD核心症状，但其具体分子机制尚不明确。本研究从PIKE蛋白参与ASD发病的这一前期结论出发，旨在探究PIKE蛋白通过液-液相分离（LLPS）参与ASD发病的机制，并筛选可调控此过程的小分子化合物。本项目综合运用生物信息学、生物物理学理论及分子生物学、细胞成像技术，首次证实PIKE蛋白在细胞内呈现典型的相分离“串珠状”分布，并在体外能自发形成相分离液滴。通过Optodroplet等技术，我们进一步鉴定出其N端无序区与PH结构域是驱动相分离的关键结构域。基于此，我们利用人工智能蛋白结构预测平台模拟了PIKE与下游效应分子PI3K的相互作用模式，并针对其相分离关键结构域（PH-ArfGAP）进行虚拟筛选。通过表面等离子共振（SPR）技术，我们从候选化合物中筛选出多个对PIKE具有微摩尔级别亲和力的先导小分子化合物，并在体外实验中初步验证了部分化合物可有效破坏PIKE的相分离能力。本项目获得了3个经体外观察证实的可改变PIKE蛋白相分离潜力的小分子化合物，为针对PIKE及相关信号通路的干预策略提供新的理论可行性依据，为研究和治疗PI3K缺陷所致的ASD核心症状提供可用工具分子，具有重要的研究价值和应用前景。