药界新宠：LYTAC 与靶向蛋白降解技术（一）
近日，溶酶体靶向嵌合体 (LYTAC) 的发现在“江湖”上掀起了风浪，PROTAC 技术也安上了“开关”，到底是怎么回事儿呢？作为 5G 青年的小编又忍不住下手了，借此和大家聊一聊那些靶向蛋白技术~
靶向蛋白降解 (TPD) 是一种有效性的，高度选择性的诱发蛋白降解方式。近年来，以 PROTAC 为代表的 TPD 技术的研究如火如荼。PROTAC 主要降解的是胞内蛋白，实际上，有 40% 的基因产物为胞外和膜相关蛋白，如生长因子、细胞因子和趋化因子，它们在多种疾病 (如癌症和炎症) 中引发异常信号传导。那么，有没有一种诱导胞外蛋白降解的技术来弥补 PROTAC 的这一局限呢？
PROTAC 是通过「清洁工」——泛素-蛋白酶体系统 (UPS) 来降解目标蛋白 (POI)，而此途径是胞内蛋白降解的主要途径，因此
PROTAC
主要降解胞内蛋白。泛素-蛋白酶体系统和自噬-溶酶体途径：是目前最主要的两条降解途径。这两条降解途径之间相互联系，具有协同和补偿作用。
溶酶体靶向嵌合体 (LYTAC)
近日，来自斯坦福大学 Bertozzi 教授的研究团队在 Nature 上报道了一项靶向胞外蛋白的降解技术——溶酶体靶向嵌合体 (LYTAC)。并且证明 LYTAC 成功降解了表皮生长因子受体 (EGFR)、程序性死亡配体 1 (PD-L1) 和载脂蛋白 E4。斯坦福大学的研究人员还表明，在细胞中，LYTAC 可以靶向并降解阿尔茨海默症和癌症中的重要蛋白。继 PROTAC 之后，LYTAC 可能会成为另一个“爆款”。
图 1. LYTAC 作用机制[3]
LYTAC 含有两个结合域，一个寡糖肽基团 (Oligoglycopeptide group) 和一个能与目标蛋白质结合的抗体或小分子，两者用 Linker 连接。寡糖肽基团在细胞表面与跨膜受体 CI-M6PR 结合，所得复合物被细胞膜吞没，形成运输囊泡，并在 CI-M6PR 作用下将复合物转移至溶酶体降解，而受体 CI-M6PR 可循环利用并回到细胞膜 (如图 1)。例如通过使用抗 EGFR 单克隆抗体 Cetuximab 与 CI-M6PR 配体 M6Pn 糖多肽缀合构建 LYTAC Ab-2 来降解 EGFR。
另外，在去年六月份，PROTAC 先驱、耶鲁大学的 Crews 小组在 ACS Central Science 杂志上发表了另一项胞外蛋白降解技术——内源性嵌合体 (ENDTAC)。但该文章由于无法重现数据，已经于今年年初撤回。
不论是 LYTAC 还是 ENDTAC，都需要研究者继续探索，推动靶向胞外蛋白蛋白技术的进一步发展。
庞大的蛋白降解家族
当然，“蛋白降解家族”可不止 PROTAC，LYTAC 两个成员，还有很多其他的新兴靶向蛋白技术，如光控靶蛋白降解 (photo-PROTAC)、分子胶 (Molecular Glue)，自噬介导的靶蛋白降解 (AUTAC)、利用 TRIM21 E3 连接酶靶向降解蛋白的 Trim-Away，基因编码降解剂 (BioPROTAC) 等，这些技术不仅扩展了蛋白降解的途径，同时提升了蛋白降解的精确度。
■ PROTAC 与 PhotoPROTAC：
在之前的文章中给大家介绍过 PROTAC 下面来画一下重点吧。
PROTAC 一直是靶向蛋白降解家族的代表。
1、由三部分组成的双功能杂交化合物：靶蛋白配体+Linker+E3 泛素连接酶配体 (图 2)。
2、通过泛素-蛋白酶体系统靶向降解蛋白：PROTAC 可以与 E3 泛素连接酶和靶蛋白结合，诱导形成三元复合物，导致多聚泛素化并随后降解靶蛋白。PROTAC 可以回收继续利用 (图 2)。
3、不仅具有靶向“不可成药”蛋白的潜力，并且能够在低浓度下有效诱导蛋白质降解。PROTAC 还能靶向突变蛋白，克服小分子抑制剂耐药性的问题。
图 2. PROTACs 的作用机制[6]
就在今年 7 月，PROTAC 先驱 Crews 小组又在 ACS Central Science 发表了首个具有细胞活性的靶向降解 KRAS G12C 突变的 PROTAC 分子 LC-2。LC-2 由 MRTX849 与 VHL E3 连接酶配体连接组成，并在多种癌细胞系中诱导快速且持续的 KRAS G12C 降解。
与大多数小分子抑制剂主要阻断目标酶的催化活性不同，PROTACs
旨在降解目标蛋白。这种特性提供了优势的同时也有潜在的弊端，当全身给药时，它可能会导致正常细胞中的目标蛋白不受控制的降解，产生非特异性毒性。而光控开关
PROTACs 正是在 PROTAC 上添加一个可控的开关，使它在黑暗中无活性，特定波长的可见光下会被激活，降解目标蛋白。因此，光控开关
PROTACs 能够在癌细胞或组织中激活，在时间和空间上精准地控制靶向蛋白降解，消除潜在的非特异性毒性。
图 3. opto-pomalidomide 以 UVA 依赖的方式降解目标蛋白模式图[10]
今年年初 Science Advances 上的两篇背靠背文章，分别发表了关于光控的精准时空激活的 PROTAC。其中哈佛医学院和西奈山医学院研究团队设计了 opto-PROTACs。他们通过在泊马度胺 (Pomalidomide) 上添加一个对光不稳定的 Caging 基团，暂时阻止 Pomalidomide 与 E3 连接酶 CRBN 的相互作用，之后利用紫外线 A (UVA) 照射，opto-pomalidomide 分子以时间依赖性方式进行光解，从笼状 (Caged) 状态中解开，并成功介导 IKZF1/3 降解。他们据此原理设计的光控 opto-dBET1 以及 opto-dALK 也都分别成功介导了 BRD 蛋白和 ALK 融合蛋白的降解 (图 3)。
图 4. PHOTAC 的示意图分子经照射后在非活性形式 (蓝色五边形) 和
活性形式 (黄色星形) 之间切换[11]
同样的，纽约大学的研究团队开发的靶向 BET 蛋白 (BRD2/3/4) 或 FKBP12 的光开关 PHOTAC 分子，也证明了光控的精准时空激活的有效性 (图 4)。
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