为大家分享一篇发表在Angew上的文章，文章的题目是“Proteomics-Based Discovery of First-in-Class Chemical Probes for Programmed Cell Death Protein 2 (PDCD2)”，通讯作者是来自斯坦福大学的Nathanael Schiander Gray，他的实验室专注于激酶抑制剂的开发，最经典的工作之一就是开发了首个ATP竞争性mTOR抑制剂Torin1。
化学探针是研究生物过程、药物开发的强大工具，但目前仅有不到4%的人类蛋白拥有可用的小分子探针。近年来涌现出各种技术用于开发新的化学探针，例如基于片段的筛选、DNA编码文库、化学蛋白质组学分析等。化学探针的一个重要应用是PROTAC技术，但PROTAC需要蛋白具有已知的结合配体。在本文中，作者应用化学蛋白质组学技术，“意外”地筛选到了细胞程序性死亡因子PDCD2的小分子抑制剂。PDCD家族至少包含12个成员，在进化中高度保守，具有非常重要的生物学意义。PDCD2是一个含锌指结构域MYND的蛋白，在T淋巴细胞中表达丰富。近期的研究表明PDCD2可能调控HCF-1的表达，从而调控细胞因子IL-2的产生。但由于缺乏靶向PDCD2的化学小分子，PDCD2的生理功能尚未完全阐明。在本文中，作者设计了一个二价小分子XJZ-25，其包含一个已经报道的转录增强激活结构域TEAD的酰化抑制剂和沙利度胺，作者本意是希望借此来降解TEAD或类似结构域的蛋白靶点。但定量质谱的结果显示，PDCD2是MOLT-4细胞（人急性淋巴母细胞白血病细胞）中唯一下调的蛋白。作者通过进一步验证，证实了PDCD2的降解是XJZ-25浓度依赖的，1 μM处理24 h可观察到73%的蛋白降解。
为了进一步了解PDCD2的构效关系，作者保留沙利度胺部分，进一步合成了带有不同靶向基团的10个化合物。作者在对比了活细胞内对PDCD2的降解效果后发现，三氟甲基基团对靶向降解至关重要，其中比XJZ-25短一个碳的10e小分子具有最好的降解效果。全局的化学蛋白质组实验也证明10e具有很高的选择性。将沙利度胺部分移除，作者合成了化合物7e，7e则不能实现PDCD2降解。总之作者证明了10e分子通过CRBN依赖的方式降解PDCD2。
作者还观察到化合物7e的预处理会挽救10e诱导的PDCD2降解，因此作者猜测7e可以与PDCD2直接结合。作者进一步合成了7e的生物素化衍生物7e-biotin并进行了pull-down实验，结果显示PDCD2可以被7e浓度依赖的富集，热稳定性实验也证明了7e与PDCD2的结合。作者还进行了结构模拟，发现了一个可能的7e结合口袋。最后作者在不同的细胞系中比较了PDCD2降解效果，结果显示10e对于Jurkat、MOLT-3、HepG2和K-562都具有不同程度的降解能力，此外作者还在HepG2和K-562上观察到了hook效应，进一步证明了10e通过CRBN实现的降解功能。作者进一步观察了10e降解PDCD2的细胞表型，10e处理MOLT-4细胞72 h后作者并没有观察到显著的细胞死亡，但观察到明显的细胞生长缓慢。进一步的结果显示10e可以浓度依赖性的阻滞细胞周期G2/M，因此PDCD2对细胞存活并不关键，而是主要影响细胞周期调节，这也能与其他研究PDCD2敲除的实验结论相吻合。综上所述，在本文中作者意外地筛选到了PDCD2的小分子降解剂，为后续进一步研究PDCD2的功能和相互作用蛋白提供了有力的工具。
本文作者：LYP
责任编辑：WFZ
原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202308292
原文引用：DOI：10.1002/anie.202308292
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