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BCL6 小分子也能发挥类 PROTAC 的功能

  靶向蛋白降解技术已越来越多的应用于各种疾病靶点,其中最火热的要算 PROTAC 了,我们在《干货丨药界新宠—— LYTAC 与靶向蛋白降解技术》一文中,已给大家介绍了包括 PROTAC、LYTAC 在内的庞大的蛋白降解家族,最近一个平平无奇的小分子,竟然也发挥了类 PROTAC 的诱导蛋白降解作用,是噱头还是事实呢?赶快跟随小编一探究竟吧~~
 
  
  图示摘要:来自作者 Jonas Koeppel (Ph. D., Department of Medical Oncology, Dana-Farber Cancer Institute) 的 Twitter
 
  杂合双功能降解技术 (PROTAC,靶蛋白配体-Linker-E3 连接酶配体组成的“三体”聚合物) 已被用于多种疾病相关靶点的降解剂开发,包括激酶、核受体和表观遗传酶等 (PROTAC 知多少)。但是,仍有蛋白对 PROTAC 显示出抗性,如 B 细胞淋巴瘤 6 蛋白 (BCL6)。William McCoull 等人在 2018 年发表的研究中阐明,他们开发的 BCL6  的抑制剂以及 PROTAC 小分子尽管可以有效降解 BCL6,但降解不完全,且未能有理想的细胞表型结果。
 
  BCL6 蛋白是多种淋巴瘤 (非霍奇金淋巴瘤,滤泡性淋巴瘤以及弥漫性 B 细胞淋巴瘤 (DLBCL)) 治疗的有效潜在靶点。BCL6 蛋白作为一种转录抑制因子,可促进滤泡生发中心 B 细胞 (滤泡性淋巴瘤的起源) 的快速扩张。在生发中心 B 细胞中,当 BCL6 蛋白高表达时,p53 抑癌基因几乎是缺失的。因此抑制 BCL6 可促进 p53 的表达,从而保护 B 细胞不受由 DNA 破坏导致的细胞自杀的影响。
 
  近日,MCE 客户美国哈佛大学 Eric S. Fischer 和 Benjamin L. Ebert 团队在 Nature 发表了题为 Small-molecule-induced polymerization triggers degradation of BCL6 的文章,发现小分子 BI-3802 竟起到了类似 PROTAC 的蛋白降解作用,BI-3802 诱导蛋白聚集,通过泛素——蛋白酶体途径实现蛋白降解。
 
  ■ BI-3802 诱导特异性的 BCL6 降解,不改变 mRNA 的表达
 
  BI-3802 在不影响 BCL6 mRNA 水平的情况下,降低蛋白丰度并诱导其降解。该作用是通过靶向 BCL6 蛋白的 BTB (Bric-à-brac) 区域实现的。通过比较泛素——蛋白酶体途径中 E1 激活酶 (UBA1)、E3 连接酶 (NEDD8) 以及蛋白酶体的抑制剂作用发现,BI-3802 降解蛋白的机制是由非 Cullin E3 泛素连接酶介导的。
 
  
 
  图 1. BI-3802 特异性诱导 BCL6 蛋白降解
  (MLN4924 购自 MedChemExpress)
 
  (这里贴心的给大家回忆下泛素——蛋白酶体途径是个什么东东。可戳我们的历史前情提要《干货 | PROTAC 知多少》:泛素化的过程是泛素激活酶 (E1),泛素结合酶 (E2)、泛素连接酶 (E3) 的三酶级联反应过程。靶蛋白被泛素 (多肽) 标记,然后被蛋白酶体识别和降解。)
 
  
  图 2. PROTAC 以及泛素——蛋白酶体途径
 
  ■ BI-3802 诱导细胞内的 BCL6 “病灶” (蛋白聚集)
 
  BI-3802 处理细胞后,观察到原本应是单分散粒子的 BCL6 蛋白竟然形成了规则的、丝状的、“正弦”结构的“病灶”。BI-3802 诱导的该“病灶”是可逆的,并发现 Tyr58、Arg28、Glu41、Cys84 和 Gly55 是蛋白聚集和药物结合的重要位点。
 
  (BI-3812 是 BI-3802 类似物,竞争性结合 BCL6 的 BTB 结构域,可有效抑制 BI-3802 诱导的 BCL6 “病灶”,但不能诱导 BCL6 蛋白的降解。)
 
  ■ E3 连接酶 SIAH1 降解 BI-3802 诱导的 BCL6 “病灶”
 
  SIAH1 E3 泛素连接酶通过作用 BCL6 蛋白的 VxP 基序 (位于 BCL6 的 249-251 残基),降解 BI-3802 诱导聚集的蛋白。BI-3802 促进了 BCL6 蛋白和 SIAH1 之间的相互作用 (EC50= 640 nM),加速 BCL6 蛋白的泛素化和降解。
 
  (进行细胞对 BI-3802 的抗性筛选,发现 SIAH1 是唯一的显著差异基因。野生型 SIAH1 过表达不仅增强 BI-3802 诱导的 BCL6 降解,也会明显降低内源性的 BCL6 蛋白丰度,表明 SIAH1 也是内源性 BCL6 蛋白降解的依赖途径。)
 
  
  图 3. SIAH1 降解 BI-3802 诱导的 BCL6 蛋白聚集
 
  这些发现代表了一种新的小分子诱导的蛋白降解机制,即药物可诱导蛋白聚集随后进入泛素——蛋白酶体途径降解。先前的研究表明,抑制 BCL6 蛋白或通过 PROTAC 降解 BCL6 会导致对下游靶点的抑制不足,因此只有轻微的抗增殖作用。BI-3802 独特的作用机制克服了这些限制,并有助于改善功效。不仅如此,BI-3802 的抗增殖和抑制转录作用可与使用 CRISPR-Cas9 敲除 BCL6 基因效果相媲美。
 
  小编寄语:小分子降解蛋白,不需要借助 PROTAC 技术连接 E3 连接酶,竟然也可以实现,又是涨知识的一天,真是有趣又了不起的研究,恭喜客户大作发表,也期待更多的突破。(文章中使用的 MLN4924 购自 MCE)
 
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  BI-3812
 
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  BCL6 抑制剂
 
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