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金堅團隊：首個靶向AKT變構位點的PROTAC( 二 )

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近年來 ， 研究人員已經開發了多種靶向活性位點的AKTPROTAC（圖3） ， 其中 ， MS21是已報道最有效的AKT降解劑 ， 然而MS21不能有效誘導攜帶KRAS或BRAF突變的癌細胞中AKT的降解 。 為了克服MS21等靶向活性位點PROTAC在攜帶KRAS/BRAF突變的癌細胞較差的降解AKT能力 。 作者另辟蹊徑 ， 試圖從AKT的變構抑制劑切入 ， 開發新型的靶向變構位點的AKT降解劑 。
金堅團隊：首個靶向AKT變構位點的PROTAC
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圖3.已報道的靶向活性位點的AKTPROTAC
下面讓我們一起走進這篇文獻：
1.基于ARQ-092PROTAC的設計思路及合成
研究表明 ， 與ATP競爭性結合的AKT活性位點抑制劑優先結合激活的AKT（磷酸化的AKT ， p-AKT） 。 由于在KRAS/BRAF突變的腫瘤細胞系中 ， 磷酸化AKT蛋白水平較低 ， 這就影響了與ATP競爭性結合的活性位點抑制劑的效果 ， 從而導致耐藥 。
與靶向活性位點抑制劑不同 ， AKT變構抑制劑可以結合并穩定AKT的失活形式 。 因此 ， 靶向AKT變構位點的PROTAC有可能在含有KRAS/BRAF突變的癌細胞中參與結合失活的AKT ， 這就可能誘導MS21耐藥腫瘤細胞系中AKT的降解 。
首先 ， 作者選取了AKT變構抑制劑ARQ-092作為AKTPROTAC的靶頭化合物 ， 隨后通過對ARQ-092與AKT1的晶體復合物進行分析 ， 作者發現ARQ-092中的左側苯環伸向溶劑區（圖4） 。 因此 ， 作者選用該位點作為連接位點進行衍生化 ， 分別合成了末端是羧基和氨基的化合物1（末端羧基）和2（末端氨基） 。 隨后 ， 作者基于化合物1和2開展PROTAC合成工作 。
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圖4.ARQ-092與AKT1的晶體復合物及化合物1和2的化學結構
VHL配體VHL-1和CRBN配體泊馬度胺是最常用的兩種E3泛素連接酶配體 。 作者同時采用這兩種E3配體 ， 分別合成了基于VHL配體和CRBN配體兩種類型的AKTPROTAC 。
最先開展的是基于化合物1（末端羧基）的PROTAC合成（圖5） 。 其中 ， 化合物3-20是基于VHL配體的PROTAC ， 作者分別合成了不同長度的聚乙二醇和烷烴鏈兩種類型PROTAC 。 同時作者也合成了基于泊馬度胺的PROTAC21-32 ， 同樣采用了不同長度的聚乙二醇和烷烴鏈兩種連接鏈類型 。
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圖5.基于化合物1的AKTPROTAC
接下來 ， 作者合成了基于化合物2（末端氨基）PROTAC33-61（圖6） 。 其中 ， 化合物33-49是基于VHL配體的PROTAC ， 化合物50-61是基于泊馬度胺的PROTAC 。 并且作者同樣也考察了不同長度的聚乙二醇和烷烴鏈的連接鏈類型 ， 其中化合物33-41和57-61是聚乙二醇類型的PROTAC ， 化合物42-49和50-56是烷烴鏈類型的PROTAC 。
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圖6.基于化合物2的AKTPROTAC
2.PROTAC蛋白降解能力初篩實驗
接下來 ， 作者在PC3細胞系（人前列腺癌細胞）上篩選合成的PROTAC3-61對AKT蛋白的降解能力（圖7） 。 蛋白降解實驗表明基于VHL配體的PROTAC比基于泊馬度胺的PROTAC具有更強的降解能力 ， 且烷烴鏈比聚乙二醇鏈更有效 。 作者從構效關系研究發現了PROTAC20、48和49具有較強的AKT降解能力 ， 并可以有效抑制下游信號傳導 ， 如：p-akt、p-pras40和p-s6 。
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圖7.化合物3-61的蛋白降解實驗
3.基于最優化合物20的進一步結構優化及后續生物活性研究
有研究表明 ， VHL-2（VHL-1中芐位甲基取代的結構）對VHL具有更高的親和力 。 因此 ， 作者選用了降解活性最好的PROTAC20進行進一步結構改造 ， 將20中的VHL-1替換成具有更高親和力的VHL-2 ， 得到了PROTAC62 。 作者也分別合成了化合物63和64作為陰性對照化合物（圖8） 。