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蛋白水解靶向嵌合体PROTAC技术

发布时间:2023-04-27

蛋白水解靶向嵌合体 PROTAC,一类通过TPD调控蛋白质的技术,目前因其突出的临床表现引起了人们注意。初代的PROTAC虽然可以诱导靶标蛋白 (protein of interestingPOI) 的降解,但它仅有低微摩尔的活性,且细胞渗透性较差,细胞活性低,难以有实质性作用。随后的研究逐步提高了PROTAC的膜透性,同时VHL 的高亲和力拟肽配体被发现,CRBN被鉴定为度胺类药物 (如沙利度胺等)的结合靶标

PROTAC是一个双功能小分子,一端是结合靶标蛋白的配体,另一端是 E3 泛素连接酶配体,两端配体通过 linker 连接组成[59]

PROTAC 降解的过程是通过一个三酶级联 (E1-E2-E3) 反应从而将泛素分子转移至目标蛋白上。一旦蛋白质被泛素标记,就可以被 26S 蛋白酶体识别,进而被降解。PROTAC分子能够从空间上拉近泛素与靶标蛋白的距离,使得泛素化过程易于发生,靶标蛋白被降解后,PROTAC分子被释放,重新进入降解循环,因而PROTAC具有催化降解的优势。针对PROTAC的降解机制,科学家们了解到三元复合物 (POI-PROTAC-E3) 的形成是 PROTAC 降解蛋白的关键。此外,由于人体内生化活动复杂,势必会形成两类二元复合物 (POI-PROTAC PROTAC-E3),即产生浓度增大反而使降解效果下降的现象,这种情况称为钩状效应 (Hook Effect)。同时在PROTAC 设计时需要考虑多个方面,三联体的水溶性,透膜性,代谢稳定性,合成的难度都是需要考虑等。目前的研究发现,PROTAC降解效力和与其靶标蛋白配体亲和力高低无密切关系,其只需要一定的结合能力实现靶蛋白的降解,因此许多未发现高亲和力小分子抑制剂的靶点也能通过 PROTAC 实现降解。虽然 PROTAC 已成为一种极具潜力的靶向蛋白降解策略。然而,目前仍没有高通量筛选的办法,虽然有优化的方向,但仍需不断地试错,迭代设计,化学合成,生物测活筛选出有效的 PROTAC

参考文献:

[1] 高杰克. 靶向PD-L1小分子降解剂的合成与优化[D]. 浙江师范大学, 2022.

[2] BUCKLEY D L, GUSTAFSON J L, VAN MOLLE I, et al. Small-molecule inhibitors of the interaction between the E3 ligase VHL and HIF1α[J]. Angewandte Chemie (International ed in English), 2012, 51(46): 11463-7.

[3] VAN MOLLE I, THOMANN A, BUCKLEY D L, et al. Dissecting fragment-based lead discovery at the von Hippel-Lindau protein:hypoxia inducible factor 1α protein-protein interface [J]. Chemistry & biology, 2012, 19(10): 1300-12.

[4] HUANG H T, DOBROVOLSKY D, PAULK J, et al. A Chemoproteomic Approach to Query the Degradable Kinome Using a Multi-kinase Degrader [J]. Cell chemical biology, 2018, 25(1): 88-99.e6.

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