PROTAC技术简介及近期严重研讨结果

卵白降解靶向嵌合体(Proteolysis-Targeting Chimeras, PROTACs)，是一种新的具备优越前景的药物类型，其构造相似于哑铃，通过一个连贯子(linker)连贯 “靶卵白的配体”以及“E3泛素连贯酶的招募配体”。换言之，PROTAC分子的一端与趣味靶卵白联合，另一端与E3泛素连贯酶联合。而E3泛素连贯酶可通过将一种叫做泛素的小卵白“粘贴”在靶卵白上，将靶卵白标志为缺点或受损卵白。之后，应用细胞内涵的卵白“破碎摧毁机”（即26S卵白酶体）可以辨认和降解被标志的靶卵白。PROTACs技术最年夜的劣势之一是可能使潜在靶点从“无成药性”(undruggable)酿成“有成药性”。年夜多半传统小分子药物的原理是联合酶或受体的活性位点来发扬作用，然而PROTACs可以通过任何角落地位捉住靶卵白。

PROTACs发扬作用形式图1

本文复杂整顿了近期对于PROTACs的文章供年夜家参考。

（1）Cell：树立开放可获取的靶向激酶降解数据资本集2

来自Dana-Farber癌症研讨所的Eric S. Fischer, Nathanael S. Gray以及韩国迷信技术研讨所Taebo Sim团队在Cell杂志上颁发的一项研讨中，绘制了首张可降解激酶图谱，鉴定出了年夜约200种可被降解的激酶，相比之前文献报道的57种有了年夜年夜进步，并树立了开放获取的数据集(https://proteomics.fischerlab.org)。此外作者还对影响靶向卵白降解效率的症结变量进行了摸索，发现与激酶亲和力最高的分子并不是降解最无效的，其他因素如三元复合物造成、靶卵白表白品貌、泛素连贯酶以及连贯子的设计等也十分紧张。作者末了还发现卵白酶体关于年夜多半激酶的降解是依赖于p97卵白的。这项任务可以匆匆进激酶降解剂的研发以及减速它们开辟用于癌症和其他疾病医治的新战略。(PMID: 33275901 DOI: 10.1016/j.cell.2020.10.038)

（2）Nature：小分子发扬PROTACs功效招致BCL6卵白降解3

来自Dana-Farber癌症研讨所的 Eric S. Fischer 和 哈佛年夜学Benjamin L. Ebert 团队在 Nature 颁发论文，发现小分子 BI-3802 竟起到了相似 PROTAC 的卵白降解作用，通过泛素—卵白酶体路径特同性完成BCL6卵白降解。退出BI-3802后可以在细胞内诱导BCL6造成核心(foci)，在体外可以匆匆使BCL6卵白造成规定的螺旋丝状形状。进一步通过CRISPR-Cas9挑选作者鉴定到E3连贯酶SIAH1在该进程中发扬紧张作用，BI-3802惹起BCL6聚归并与SIAH1的联合加强，招致其疾速降解。（PMID: 33208943 DOI: 10.1038/s41586-020-2925-1）

（3）J Am Chem Soc：开辟基于抗体的PROTACs完成免疫查看点卵白PD-L1的靶向降解4

来自加州年夜学旧金山分校药归天学系的James A. Wells 团队在JACS上颁发论文，开辟了一种降解细胞外表卵白的新战略。作者通过挑选得到基于双特同性抗体的PROTACs(antibody-based PROTACs, AbTACs)，定名为AC-1，AC-1可以别离或同时联合RNF43和PD-L1，从而完成细胞膜联合的E3连贯酶RNF43的招募以及细胞膜外表免疫查看点PD-L1的靶向降解，敲除内源性RNF43或许退出溶酶体降解克制剂后，PD-L1的降解遭到了显著克制，卵白酶体克制剂则不克不及克制该进程。该任务为新型卵白降解药物的设计提供了试验根底，拓宽了PROTACs的利用范畴。

（4）Nucleic Acids Res: 浙江年夜学药学院树立线上PROTACs数据库(PROTAC-DB)5

侯廷军课题组恒久存眷盘算机辅助药物分子设计研讨中存在的技术难点和成绩，聚焦基于靶点构造的虚构挑选办法和成药性实际预测，进而开展了体系和深化的办法学研讨，并把倒退的办法用于多个紧张靶点的药物分子设计，发现多类全新构造的抗肿瘤和抗炎症先导化合物。本文中，为了匆匆进PROTACs的合理设计，作者开辟出一个基于web的、集构造信息和试验数据为一体的开放拜访数据库PROTAC-DB (http://cadd.zju.edu.cn/protacdb)。今朝，PROTAC-DB包含1662个PROTACs、202个弹头（针对感趣味的卵白质的小分子）、65个E3配体（可能招募E3连贯酶的小分子）和806个连贯子，以及它们的化学构造、生物活性和理化性子。除了弹头和E3配体的生物活性外，PROTAC-DB还提供了PROTACs的降解才能、联合亲和力和细胞活性。（PMID: 33010159 DOI: 10.1093/nar/gkaa807）

（5）Nat Chem Biol：PROTACs介导的降解提醒了Aurora A激酶的非催化功效6

Aurora激酶是一种参加细胞有丝决裂的丝氨酸/苏氨酸卵白酶，人类Aurora激酶包含A、B、C三个亚型。Aurora A在癌症中常常被适度表白，但今朝环球尚无Aurora A激酶克制剂获批上市，这能够与Aurora A除了具备优越的催化活性外，还有非催化功效。德国维尔茨堡年夜学的Elmar Wolf团队设计了多个针对Aurora A的PROTACs，此中JB170可以特同性招致Aurora A的卵白降解。乏味的是，该办法和激酶克制诱导了分歧的细胞表型，激酶克制诱导细胞产生G2/M阻滞，而JB170下降了细胞周期S期的停顿，标明Aurora A参加调控细胞周期S期能够不依赖激酶活性。同时作者还发现JB170可以招致癌症细胞产生凋亡，为临床靶向Aurora A医治癌症提供了实际和试验根底。（PMID: 32989298 DOI: 10.1038/s41589-020-00652-y）

（6）ACS Central Science：PROTACs技术前驱Craig M. Crews传授开辟靶向KRAS降解剂7

来自耶鲁年夜学的Craig M. Crews传授是PROTACs技术的前驱，其创建的Arvinas公司开辟的环球首个PROTAC药物ARV-110，曾经进入临床I期研讨阶段，次要是选择性靶向降解雄性激素受体，用于医治去势抵制性前列腺癌（下篇文章中会具体引见国际外PROTAC药物研宣布局）。在本文中，作者初次报道了内源性KRASG12C降解剂LC-2的开辟，应用MRTX849作为PROTACs的“弹头”，并使用了VHL E3连贯酶的配体，可以继续无效特异地诱导多种细胞系中KRASG12C降解。为靶向KRAS渐变体医治癌症迈出了紧张一步。（PMID: 32875077 DOI: 10.1021/acscentsci.0c00411）

参考文献

1、Sun, X. et al. PROTACs: great opportunities for academia and industry. Signal Transduct Target Ther 4, 64, doi:10.1038/s41392-019-0101-6 (2019).

2、Donovan, K. A. et al. Mapping the Degradable Kinome Provides a Resource for Expedited Degrader Development. Cell 183, 1714-1731 e1710, doi:10.1016/j.cell.2020.10.038 (2020).

3、Slabicki, M. et al. Small-molecule-induced polymerization triggers degradation of BCL6. Nature 588, 164-168, doi:10.1038/s41586-020-2925-1 (2020).

4、Cotton, A. D., Nguyen, D. P., Gramespacher, J. A., Seiple, I. B. Wells, J. A. Development of Antibody-Based PROTACs for the Degradation of the Cell-Surface Immune Checkpoint Protein PD-L1. Journal of the American Chemical Society 143, 593-598, doi:10.1021/jacs.0c10008 (2021).

5、Weng, G. et al. PROTAC-DB: an online database of PROTACs. Nucleic acids research 49, D1381-D1387, doi:10.1093/nar/gkaa807 (2021).

6、Adhikari, B. et al. PROTAC-mediated degradation reveals a non-catalytic function of AURORA-A kinase. Nature chemical biology 16, 1179-1188, doi:10.1038/s41589-020-00652-y (2020).

7、Bond, M. J., Chu, L., Nalawansha, D. A., Li, K. Crews, C. M. Targeted Degradation of Oncogenic KRAS(G12C) by VHL-Recruiting PROTACs. ACS Cent Sci 6, 1367-1375, doi:10.1021/acscentsci.0c00411 (2020).