LYTAC 与靶向蛋白降解技术讲解（二）
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：
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 (“不可成药靶点” KRAS: 关门才是大吉)。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)。
■ 分子胶 (Molecular Glue)：
分子胶是一类诱导或稳定蛋白之间相互作用的小分子化合物，通过结合 E3 泛素连接酶并修饰其分子表面，诱导新的蛋白质间相互作用 (正常情况下两者原先没有相互作用)，并在连接酶的作用下，导致蛋白降解 (干货 | 分子胶：改变蛋白-蛋白关系的时空开关) 。沙利度胺 (Thalidomide) 及类似物泊马度胺 (Pomalidomide) 和来那度胺 (Lenalidomide) 是一类免疫调节类药物 (IMiDs)，也是典型的分子胶，它们可对 CRBN 进行修饰，形成新的蛋白间相互作用, 降解几种锌指转录因子，如形成 CRBN-IMiDs-IKZF1，随后降解 IKZF1 (图 5)。
图 5. IMiDs 与 CRL4 E3 连接酶底物受体 CRBN 结合，
为泛素化和蛋白酶体降解募集底物[12]
