分享一篇发表在JACS上的论文，题目为 “A Dual-Target and Dual-Mechanism Design Strategy by Combining Inhibition and Degradation Together”, 通讯作者是来自清华大学的饶燏教授和昌平实验室的孙秀云研究员，他们共同致力于蛋白靶向降解技术PROTAC的研究。
胶质母细胞瘤是一种高度侵袭性的脑肿瘤，目前缺乏有效的治疗手段，患者5年生存率低。哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）参与调节细胞生长、代谢、存活和免疫反应。它通过PI3K-AKT-mTOR信号通路或通过影响胶质母细胞瘤微环境在胶质母细胞瘤的发展中起着至关重要的作用，目前针对mTOR激酶抑制剂在临床治疗中没有达到预期的疗效。而G1到S相过渡1基因（GSPT1）主要调节蛋白质翻译的终止过程，并与各种肿瘤的发展密切相关。GSPT1在胶质母细胞瘤细胞中也高度表达，其加速胶质母细胞瘤进展的作用由通过miR-876-5p/GSPT1轴的长非编码RNA MINCR调节。考虑到多形胶质母细胞瘤（GBM）的复杂发病机制和单一疗法的有限疗效，作者提出了一种新的药物设计策略，将mTOR的抑制与GSPT1的选择性降解相结合，设计了一种新颖的双功能分子YB-3-17，与独立疗法相比，YB-3-17在肿瘤细胞系中显示出优越的疗效，可谓“一石二鸟”。在双靶点抑制和降解分子的设计上，作者整合了抑制剂和降解剂的结构特征，旨在保留mTOR抑制剂的活性，同时增强其选择性并诱导高效的GSPT1降解。通过结合各种mTOR抑制剂和E3泛素结合酶配体，并考虑分子胶水的特性，作者选择了刚性和短链接剂来构建一个双功能化合物库。经过多轮筛查，他们成功找到化合物YB-2-43，该化合物对胶质母细胞增殖有抑制作用。通过结构优化作者分别用哌啶和环己烷取代了YB-2-43结构中的四氢吡啶环和苯环，最终产生了有效抑制mTOR并有效降解GSPT1的双功能分子YB-3-17。然后作者开始对化合物YB-3-17的功能特性和降解机制进行研究。YB-3-17以浓度和时间依赖的方式显著抑制了U87细胞中S6K和4EBP1蛋白的磷酸化，表明其对mTORC1信号通路有显著影响。同时由YB-3-17诱导的GSPT1降解可以被蛋白酶体抑制剂阻断，但不能被MLN0128阻断，这表明GSPT1的降解依赖于蛋白酶体系统，而不是与mTOR结合，这证明了YB-3-17通过蛋白酶体途径对GSPT1的作用的特异性。接着作者通过评估YB-3-17的降解选择性和激酶抑制选择性来评估其安全性。通过TMT标记蛋白质组学确定了YB-3-17的蛋白质降解选择性，表明YB-3-17仅显著降解GSPT1，而不影响其他细胞内蛋白质。此外，激酶谱数据表明，YB-3-17显示出显著改善的选择性。与MLN0128不同，YB-3-17不会抑制FGR、CSF1R（FMS）、LCK和LYNa等靶点，这些靶点对细胞生长至关重要。这些数据表明，YB-3-17降低了目标外效应的毒性，同时通过降解GSPT1和抑制mTOR来提高疗效。作者还通过RNA-seq分析更深入地探索YB-3-17的机制。KEGG分析显示，YB-3-17显著丰富了与各种途径相关的基因，包括氨基酸合成、内质网的蛋白质处理和胰岛素抵抗信号。此外，火山图表明，YB-3-17的性能优于MLN0128，导致基因在mRNA水平上显著上调，如SENS2、DDIT4和CHAC1。这些基因因其在显著增强对mTOR的抑制活性方面的作用而得到认可，更清楚地了解化合物的有效性。这些基因的上调表明，YB-3-17不仅抑制mTOR，还调节其他关键细胞途径，增强其整体治疗效果。总之，本文将抑制剂和降解剂的特性融合到一个分子YB-3-17中，为治疗神经肿瘤等提供了一种新的治疗策略。原文链接：https://doi.org/10.1021/jacs.4c11930文章引用：10.1021/jacs.4c11930
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