分享一篇發(fā)表在Nature Communications上的文章，題目為“Mode of action of a DCAF16-recruiting targeted glue that can selectively degrade BRD9”。通訊作者是來(lái)自Amphista Therapeutics Ltd, Cambridge, UK的Louise K. Modis 和Andrea Testa。他們通過(guò)運(yùn)用專有的Targeted Glue?技術(shù)，充分釋放靶向蛋白質(zhì)降解領(lǐng)域的潛力，從而開(kāi)發(fā)出具有變革性的新一代高效療法。
目前分子膠的理性設(shè)計(jì)仍面臨重大挑戰(zhàn)，通過(guò)化合物庫(kù)高通量篩選發(fā)現(xiàn)能直接招募E3連接酶的單功能降解劑仍是主流策略。雖然基于VHL和CRBN的E3連接酶配體開(kāi)發(fā)推動(dòng)了臨床階段降解劑的進(jìn)展，但新型E3連接酶配體的發(fā)現(xiàn)仍存在瓶頸，限制了蛋白降解工具庫(kù)的拓展空間。近期KEAP1、KLHDC2及DCAF16等新型配體的發(fā)現(xiàn)為開(kāi)發(fā)多樣化PROTAC模式提供了可能，但E3連接酶體系的復(fù)雜生物學(xué)特性仍是構(gòu)建通用TPD平臺(tái)的重要挑戰(zhàn)。
本研究采用不依賴特定連接酶的篩選策略，通過(guò)對(duì)BRD9配體溶劑暴露區(qū)域進(jìn)行化學(xué)修飾，成功開(kāi)發(fā)出靶向分子膠降解劑。作者報(bào)道了一種通過(guò)共價(jià)招募DCAF16實(shí)現(xiàn)高效選擇性降解BRD9的分子膠降解劑，其類藥性特征支持開(kāi)展體內(nèi)概念驗(yàn)證研究，證明該策略可成為傳統(tǒng)CRBN/VHL-PROTAC體系的有效替代方案。
通過(guò)對(duì)高親和力BRD9配體進(jìn)行系統(tǒng)性修飾，研究人員構(gòu)建了包含多樣化親電彈頭的分子庫(kù)。其中具有四氫異喹啉骨架的氰基丙烯酰胺類化合物AMPTX-1展現(xiàn)出卓越的降解活性（DC50=0.05 nM，Dmax=88%）。關(guān)鍵證據(jù)表明：氰基丙烯酰胺基團(tuán)為降解活性必需結(jié)構(gòu)（去除該基團(tuán)的化合物2完全喪失降解能力；在實(shí)體瘤（MCF-7）和血液瘤（MV4-11）細(xì)胞系中均能有效降解內(nèi)源性BRD9；定量蛋白質(zhì)組學(xué)分析顯示在8,350個(gè)檢測(cè)蛋白中僅BRD9被顯著降解。
研究者進(jìn)一步研究降解的途徑：蛋白酶體制劑Bortezomib和NAE1抑制劑MLN4924可完全阻斷降解過(guò)程，證實(shí)依賴CRL E3連接酶系統(tǒng)的泛素化機(jī)制。而競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)顯示單獨(dú)彈頭結(jié)構(gòu)無(wú)法有效結(jié)合E3連接酶觀測(cè)到典型鉤狀效應(yīng)，提示雙位點(diǎn)結(jié)合特征；蛋白質(zhì)組學(xué)分析顯著富集到CRL4DCAF16復(fù)合物組分（DCAF16/DDB1）。以上結(jié)果表明：該化合物兼具分子膠的單價(jià)結(jié)合特性與PROTAC的雙功能特征，通過(guò)共價(jià)方式特異性招募DCAF16:DDB1復(fù)合物至BRD9，形成功能性的三元復(fù)合物驅(qū)動(dòng)靶蛋白降解。
通過(guò)手性分離獲得AMPTX-1對(duì)映異構(gòu)體（ent-1: 97.8% ee；ent-2: 91.0% ee），降解實(shí)驗(yàn)顯示：AMPTX-1-ent-1呈現(xiàn)高效降解（DC50 0.02 nM, Dmax 94%，AMPTX-1-ent-2活性顯著減弱（DC50 5 nM, Dmax 43%）。隨后，通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)證明，化合物AMPTX-1可以可逆共價(jià)結(jié)合到DCAF16 C58位點(diǎn)上。
此外，皮下移植MV4-11異種移植瘤的小鼠模型中，口服給藥的AMPTX-1成功實(shí)現(xiàn)了體內(nèi)BRD9降解。
綜上所述，作者成功鑒定并表征了一種高效選擇性的BRD9降解劑，其作用機(jī)制區(qū)別于傳統(tǒng)PROTAC降解劑和分子膠。該化合物通過(guò)BRD9蛋白的模板效應(yīng)，使共價(jià)彈頭能夠精準(zhǔn)靶向DCAF16-Cys58位點(diǎn)。蛋白質(zhì)組學(xué)研究證實(shí)AMPTX-1通過(guò)選擇性招募DCAF16至BRD9實(shí)現(xiàn)靶蛋白降解。值得注意的是，AMPTX-1具備良好的生物利用度，支持其后續(xù)藥物開(kāi)發(fā)潛力。
本文作者：CZH
責(zé)任編輯：LYC
DOI：10.1038/s41467-025-63594-w
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