为大家推荐一篇发表在Sci. Adv.上的文章：Hypoxia Deactivates Epigenetic Feedbacks via Enzyme-Derived Clicking Proteolysis-Targeting Chimeras，文章的通讯作者是来自南洋理工大学的Xing Bengang和新加坡眼科研究所的Wang Xiaomeng。

BRD4是BET蛋白家族的一个重要成员，其功能障碍与多种恶性肿瘤的发展密切相关，因此它被视为癌症治疗的一个潜在靶点。作者希望利用PROTAC实现对BRD4的靶向降解，但传统的PROTAC技术并不能解决肿瘤组织靶向性的问题。考虑到大多数肿瘤所处的环境是缺氧的，作者于是尝试设计一种缺氧条件启动的PROTAC来满足其需求。

作者的设计是将PROTAC分子拆解成两部分，将BRD4配体JQ1连接到氰基苯并噻唑上，E3连接酶配体pomalidomide则连接到一个半胱氨酸上，该半胱氨酸的巯基和氨基分别被两种保护基团保护，该片段称为JW4。这两种基团可以被硝基还原酶(NTR)和GSH脱保护，随后暴露出的半胱氨酸就会与氰基缩合，使JQ1和JW4连在一起形成完整的PROTAC分子。小分子水平的测试表明，JQ1和JW4可以在NTR和NADH等特定还原剂的作用下产生有效的共价连接。连接产物处理细胞后，BRD4蛋白的降解水平与标准PROTAC分子ARV-825处理后相当。作者将这种酶促生成的PROTAC称为ENCTAC。

接下来，作者尝试在细胞层面验证缺氧启动降解的设计。理论上，缺氧环境中NTR的表达量会升高，从而促进JW4的脱保护与完整PROTAC分子的形成。在Hela和4T1等多种癌细胞系中，作者都观察到了JQ1与JW4的组合仅在缺氧条件下可激活对BRD4的降解，而ARV-825在常氧和缺氧条件下都能降解BRD4。这些结果证明了基于NTR的ENCTAC体系具有对缺氧环境的选择性。细胞对缺氧的反应主要是由缺氧诱导因子(HIFs)介导的，因此HIFs对肿瘤的环境适应至关重要。作者发现，BRD4降解后HIF-1α的水平显著降低，从而抑制了细胞的缺氧应激，这可能是BRD4降解诱导癌细胞死亡的主要机制。

最后，作者在黑色素瘤小鼠模型上验证了ENCTAC的抗肿瘤作用，并且观察到了预期的肿瘤生长抑制现象。通过对比ARV-825的治疗效果，作者发现了ENCTAC治疗的两点优势：一是作用时间更长，二是毒副作用更小。与细胞实验中观察到的一致，小鼠体内的肿瘤也发生了BRD4的降解与HIF-1α的下调。

综上，作者发展了一种利用特异性酶促反应实现指定环境下选择性PROTAC激活的策略ENCTAC，有选择性靶向处于缺氧环境的肿瘤细胞的能力。

本文作者：TZY

责任编辑：MYZ

原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abq2216

原文引用：DOI：10.1126/sciadv.abq2216