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PROTAC 技術靶向降解 BTK | MCE

健康知識養生常識

作者：MedChemExpress
非霍奇金淋巴瘤（Non-Hodgkin’slymphoma,NHL）是一種B細胞惡性血液腫瘤 。 目前 ， 利用藥物（如Ibrutinib）抑制BTK[1]激酶活性是治療NHL的重要方法 。 但是 ， 由于抑制劑與BTK結合位點的突變 ， 使得很多淋巴瘤病人對Ibrutinib的治療方案產生耐受 ， 這就對尋找新的治療方案提出了迫切要求 。
PROTAC（Proteolysis-targetingchimera）是新興的利用化合物降解靶向蛋白的方法[2] 。 PROTAC技術利用細胞內天然存在的蛋白降解途徑-泛素化蛋白酶體途徑（Ubiquitinproteasomepathway）來清除需要被降解的特異蛋白 。 細胞內結構或功能異常的蛋白通過一系列酶（泛素化酶E1 ， E2 ， E3）的作用 ， 被標記上多泛素化 ， 隨之被轉移到蛋白酶體里進行降解[3] 。 一個PROTAC分子包括兩個關鍵的結構域：與需要降解的靶蛋白特異結合的結構域、與E3泛素化連接酶結合的結構域 ， 二者通過特定的連接子相連（如圖1） 。 PROTAC分子通過上述兩個關鍵結構域將需要降解的蛋白與E3泛素化連接酶連接起來 ， 從而實現靶蛋白的多泛素化和蛋白酶體降解 。
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圖1.PROTAC技術示意圖
近期 ， 有兩組科學家都利用PROTAC技術研制出了可以靶向降解BTK激酶的化合物 ， 他們的研究成果分別發表在國際頂級期刊PANS[4]和CellResearch[5] 。 他們設計的靶向降解BTK的PROTAC分子結構如圖2所示 ， 該PROTAC由結合BTK的配體、連接子（linker）和結合CRBN（cereblon ， E3連接酶的重要組分 ， 介導E3與底物結合）的配體構成 。
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圖2.PROTAC靶向BTK分子示意圖
AdelajdaZorba團隊[4]設計了擁有不同長度的連接子的靶向降解BTK的PROTACs分子 ， 并用WesternBlot檢測了細胞水平PROTACs對BTK的降解效率 ， 結果發現PROTACs分子在1h左右的時間即可開始對BTK有明顯的降解作用 ， 且BTK的降解作用對PROTACs分子有明顯的劑量依賴作用（圖3） 。
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圖3.PROTACs分子降解BTK
此外 ， 他們還研究了連接子的長度對于PROTACs分子與靶蛋白及E3連接酶結合形成三元絡合物的效率關系 ， 發現在一定范圍內 ， 較長的連接子對于三元絡合物的形成更有利（圖4） 。
圖4.不同linker長度對BTK-PROTAC-E3三元絡合物形成的影響
YonghuiSun團隊[5]設計的BTK特異的PROTAC分子不僅可以靶向降解野生型的BTK蛋白 ， 同時也可以高效的降解對Ibrutinib耐受的突變型BTK蛋白（圖5） ， 可以為ibrutinib耐受的NHL病人提供新的治療思路 。
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圖5.PROTAC在多種細胞系中降解BTK[5]
PROTAC利用細胞自身的蛋白質降解機制-泛素化蛋白酶體途徑來靶向降解特定的蛋白 ， 除了上述兩組科學家發表的成果 ， 目前還在諸多其他蛋白（如BET、ER、AR等）的降解中取得了進展 。 此外 ， PROTAC技術可以很好地解決很多不可成藥（undruggable）的靶點如轉錄因子等的靶向降解問題 ， 在以后的靶向治療中將會發揮重要作用 。
參考文獻
[1]Davis,R.E.etal.ChronicActiveB-cell-receptorSignallinginDiffuseLargeB-cellLymphoma.Nature463,88–92(2010).
[2]CarmonyKC,KimKB.PROTAC-InducedProteolyticTargeting
MethodsMolBiol.2012;832:627-38.
[3]RoetenMSF,etal.Positioningofproteasomeinhibitorsintherapyofsolidmalignancies.CancerChemotherPharmacol.2018Feb;81(2):227-243.
[4]ZorbaA,etal.DelineatingtheroleofcooperativityinthedesignofpotentPROTACsforBTK.ProcNatlAcadSciUSA.2018Jul31;115(31):E7285-E7292.
[5]SunY,etal.PROTAC-inducedBTKdegradationasanoveltherapyformutatedBTKC481Sinducedibrutinib-resistantB-cellmalignancies.