Nature案例分享 | Monolith助力靶向RNA降解剂研究

前言

人类基因组中仅有1%是负责蛋白质编码的基因，其中疾病相关的蛋白大约有 3000个，只有不到700种被目前获批的药物作为靶点，绝大多数疾病相关的蛋白被认为是不可靶向的。针对疾病相关的非编码RNA以及不可成药的蛋白靶点，使用小分子靶向RNA的结构是治疗相关疾病的一种策略。但是小分子的结合并不一定能产生生物活性，有些小分子可能结合在RNA的非功能位点，或者小分子的结合强度不足以影响RNA的生物功能。

高分文献解读

2023年5月24日，Scripps研究所的Matthew D. Disney教授及其合作者在Nature杂志发表了题为“Programming inactive RNA-binding small molecules into bioactive degraders”的研究论文，利用核糖核酸酶靶向嵌合体技术将非活性小分子重编程为靶向RNA降解剂，成功降解miR-155和癌症靶标MYC、JUN的RNA。

https://doi.org/10.1038/s41586-023-06091-8

研究人员基于二维组合筛选进行RNA和小分子高通量分子间相互作用检测，发现了一些可以与pre-miRNA-155结合的小分子。接下来使用Monolith分子互作仪完成了大量RNA小分子结合表征。研究人员验证了C1仅结合于5′GAU/3′C_A motif，其他RNA凸起或者点突变RNA在相同检测浓度范围内看不到明显的结合信号。在使用Monolith检测时无需固定RNA，仅需带有CY5标记即可直接在溶液中精确表征Kd，检测一对样品仅需10min。

图1：pre-miR-155-binder C1结合曲线

构建靶向嵌合体

小分子结合于pre-miRNA-155的非活性位点，并不会对细胞内的miRNA-155表达水平产生影响。接下来研究人员构建了双功能小分子核糖核酸酶靶向嵌合体，一端与目标RNA结合，另一端招募并激活RNA酶，从而靶向降解目标RNA。改造后的嵌合体成功在细胞内降低miRNA-155的表达水平，并且在细胞和小鼠模型中抑制了三阴乳腺癌。

图2：将结合pre-miR-155的惰性结合物转化为活性RIBOTAC降解剂

为了测试该方法的适用性，研究人员又构建了靶向MYC和JUN的核糖核酸酶靶向嵌合体。这两种蛋白都是重要的癌症靶点，但都是无序蛋白，被认为是不可成药的。改造后的核糖核酸酶靶向嵌合体获得了生物活性并在细胞内精准地靶向降解各自的靶向RNA，使这些癌蛋白驱动的转录和蛋白组学进程失效。这项研究表明对于由这些常见但具有挑战性的致癌基因驱动的癌症，重编程非活性小分子为靶向RNA降解剂可能会带来新的变革。

图3. JUN-RIBOTAC选择性降解JUN mRNA抑制胰腺肿瘤细胞的增殖和迁移

Monolith系列分子互作检测仪

在此项研究中，NanoTemper的Monolith分子互作检测仪在RNA小分子结合表征的检测中提供了可靠的实验数据。RNA分子量小，体外容易降解，而Monolith系列分子互作仪对分子量无限制，同时10分钟的快速检测可以最大程度避免RNA的降解。

Monolith系列分子互作仪覆盖几乎任何分子类型、缓冲液成分或亲和力强弱的检测项目，并且检测不依赖于分子量，能够轻松应对不同类型的分子间相互作用检测难题，助力靶向RNA降解剂研究。