靶向蛋白降解技术研究进展与展望

PROTAC是一类异双功能分子，一端为靶蛋白配体，另一端为E3连接酶配体，中间通过Linker相连。在细胞中PROTAC通过同时结合底物蛋白和E3，形成“靶蛋白-PROTAC分子-E3”三元复合物，诱导靶蛋白的泛素化和蛋白酶体降解。自2001年Crews等首次提出PROTAC的概念以来[13]，该技术不断发展与完善，越来越多的科研人员致力于通过PROTAC靶向降解目标蛋白。目前已有多种类型靶标蛋白质可通过该策略实现降解，包括核受体（ER[14]、AR[15-27]等）、蛋白激酶（CDK4[28-29]、CDK9[30-32]、ALK[33-34]等）、蛋白转录调控蛋白（BRD4[35-40]、HDAC6[41-43]、Sirt2[44-45]等）、调节蛋白（AHR[46]等）、神经性疾病相关蛋白（Tau[47-49]等）、细胞代谢酶（MetAP2[13]等）以及融合蛋白（HaloTag[50]）等。此外，尽管人类基因组可以编码600多个E3连接酶[51]，但是仅有Cereblon（CRBN）、von Hippel-Lindau （VHL）、mouse double minute 2 homologue （MDM2）和cellular inhibitor of apoptosis protein-1（cIAP）等有限的几个成功用于PROTAC的构建（图3）。

图  3  常见的E3连接酶及其配体

以经典靶点BRD4蛋白为例，作为BET蛋白家族中最重要的一员，BRD4在人体中广泛分布，对细胞正常生长及细胞周期的调控具有重要意义，亦是肿瘤发生的重要参与者，针对BET的抑制剂已有长期研究基础。2015年，Crews课题组设计了一种新型小分子PROTAC：ARV-825（化合物7，图4A），其一端为泊马度胺（pomalidomide），可被E3泛素连接酶CRBN识别，另一端为已进入临床试验的BRD4抑制剂OTX015，两者通过聚乙二醇链相连，用于靶向降解BRD4蛋白。Western Blot实验表明，化合物7能在BL细胞中成功诱导BRD4的高效降解（DC50