J. Am. Chem. Soc. | 通过动态示踪法发现特异性结合E3的蛋白降解剂

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分享一篇发表在JACS上的文章“E3-Specific Degrader Discovery by Dynamic Tracing of Substrate Receptor Abundance”,通讯作者是来自奥地利科学院分子医学CeMM研究中心的George E. Winter,其主要研究兴趣是癌症中异常基因的调控。


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靶向蛋白降解(Targeted protein degradation, TPD)是一种基于小分子降解剂的新型药理学方法,该方法主要通过诱导E3泛素连接酶与目标蛋白接近并将其泛素化从而实现目标蛋白的降解。然而,在人类基因组中编码的大约600个E3基因中,目前只有大约2%可以与小分子降解物(degrader)结合,且主要应用途径都是异质双功能蛋白水解靶向嵌合体(PROTACs),其所用的二价降解剂需要用linker连接E3泛素连接酶配体和靶蛋白的配体。除此之外,近年来研究者也逐渐发现了分子胶降解剂(Molecular glue degraders , MGD),这类降解剂是一价小分子,通过降解剂-蛋白质和蛋白质-蛋白质相互作用稳定连接酶和POI之间的识别表面。该类分子的开发不但可以扩展可成药的蛋白质靶点库,还可以拓宽可E3泛素连接酶的可使用种类。


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因此,本文中作者尝试发掘可特异性结合E3泛素连接酶的分子胶降解剂,其方法围绕CRLs展开。Cullin-RING ligases(CRLs)是E3泛素连接酶中的一大家族,通过多个蛋白亚基围绕cullin支架蛋白组装形成,具有高度动态调节特性,其活性的开关调节主要由NEDD8(N8)的沉积和离去决定。N8附着在cullin主链上可以稳定CRL复合物,将其催化能力提高2000倍;相反,COP9信号体(CSN)的de-neddylation作用使NEDD8从cullin主干离去,允许底物受体(SRs)亚基的更换,从而重塑细胞中泛素化蛋白质组。若CSN功能失调与CRL长期结合,将引发“自动降解”机制——其自身的SR将被泛素化。针对该独特的动态调控模式,作者设计了如下的降解剂测定方法:CSN5i-3小分子调节CSN使CRL锁定在自降解状态,加入小分子库后,其中的分子胶降解剂可介导新蛋白底物结合到CRL上,将其SR从原本诱导的自降解中拯救出来,随后通过SR荧光素发光定量的动态“示踪”筛选降解剂。


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鉴于目前已有的分子胶降解剂基本都是基于偶然而被发现的,为验证该方法的可行性,本文中作者在用已知的降解剂对连接酶示踪策略进行基准测试后,选择了先前已有分子胶降解剂的CRL4DCAF15体系进行验证。DCAF15可被芳基磺胺类药物靶向,以募集和泛素化剪接因子RBM39,因此作者构建了大量磺胺的化学分子库,阳性对照(indisulam,dCeMM1)的SR水平高度稳定,与此前研究结果一致;此外还发现了新的dRRM-1分子具有与前面二者相似的稳定作用,蛋白质组学实验表明,dRRM-1处理不仅使RBM39降解,而且密切相关的剪接因子RBM23也发生降解。

总的来说,本文作者设计并验证了一种E3特异性蛋白降解剂的表型筛选方法。


本文作者:FTY
责任编辑:WXH
原文引用:DOI: 10.1021/jacs.2c10784
文章链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c10784


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