新一代PROTAC来了！双开关锁定，精准蛋白降解

摘要：蛋白降解剂（PROTAC）通过同时结合目标蛋白（POI）和E3连接酶，诱导POI的泛素化降解，展示出了强大的治疗潜力。然而，PROTAC缺乏细胞特异性，可能在健康组织中错误激活，导致脱靶毒性，限制了其临床应用。

蛋白降解剂（PROTAC）通过同时结合目标蛋白（POI）和E3连接酶，诱导POI的泛素化降解，展示出了强大的治疗潜力。然而，PROTAC缺乏细胞特异性，可能在健康组织中错误激活，导致脱靶毒性，限制了其临床应用。

为了解决这一难题，马萨诸塞大学的研究团队近日在Journal of the American Chemical Society（JACS）杂志发表论文，他们提出了一种“AND逻辑门”的PROTAC，称为DAO-PROTAC（Dual-Action-Only PROTAC）。这种分子在正常情况下处于“休眠”状态，只有在同时存在两种疾病相关的内源性刺激（缺氧、组织蛋白酶L）时才会被激活，从而降解目标蛋白。

DAO-PROTAC的核心机制在于双重锁定、精准解锁：

缺氧响应模块：肿瘤因快速生长常处于缺氧状态，DAO-PROTAC的POI配体被4-硝基苄基“锁住”，缺氧时由细胞内氧化还原酶触发解锁；

组织蛋白酶L响应模块：肿瘤高表达的组织蛋白酶可切割特定酰胺键，释放E3连接酶配体。

只有当两种条件同时满足，DAO-PROTAC才会完全激活，形成功能完整的PROTAC分子，诱导POI降解。

图1. DAO-PROTAC技术原理

具体来说，研究人员首先以dBET1（一种靶向BRD4的PROTAC）为基础，合成了DAO-dBET1分子。该分子可在缺氧和组织蛋白酶L（Cath-L）的作用下，分别释放JQ1和沙利度胺配体，从而降解BRD4蛋白。

图2. DAO-dBET1分子

为了测试DAO-dBET1的效果，研究人员选用了组织蛋白酶L高表达的MDA-MB-231细胞系。在双刺激下，DAO-dBET1能有效降解BRD4，然而在仅存在一种刺激下，DAO-dBET1对BRD4的降解作用很小，而且72小时后会发生明显的细胞凋亡。

图3. DAO-PROTAC 的双重刺激下的靶向降解效果

对于单一刺激下发生的细胞凋亡，研究人员猜测是释放的JQ1或沙利度胺影响细胞活性，因此他们又合成了游离的中间体Hyp-dbet1和Cath-L-dbet1。

在没有正确刺激的情况下，浓度≤1μM时两者都不会诱导BRD4降解，而在双刺激下BRD4降解率>80%。这些结果显示，相对于游离药物或单笼前药，双笼异二价分子具有更高的安全性。

图4. 游离中间体对靶蛋白和下游蛋白的影响

之后，研究人员在健康的HEK-293细胞系（组织蛋白酶L低表达）检测了 DAO-dBET1 的降解效果。结果发现，DAO-dBET1在健康的HEK-293细胞系中对靶蛋白没有明显的降解。由于HEK-293中组织蛋白酶L低表达，细胞也受到一定的保护，细胞毒性是缺氧所致。最后，DAO-dBET1在缺氧条件下的处理导致了c-Myc的下调，而ZFP-91的表达却没有明显变化。因此，DAO-dBET1在健康的HEK-293细胞中更安全。