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【热点文章】疏水标签靶向蛋白降解剂的应用进展

2024.0490疏水标签靶向蛋白降解剂的应用进展.pdf


背景介绍


靶向蛋白降解技术能够选择性且有效地触发目标蛋白质的降解,有望克服传统药物研发技术的瓶颈问题,挑战“难成药”靶点,为靶向药物领域提供新的治疗策略。其中疏水标签靶向降解剂相较于传统小分子药物,展现出多方面的显著优势:能够特异性地诱导目标蛋白的降解,通过促进蛋白质降解,延长药效持续时间,降低给药频率,有效降低耐药性。但是疏水标签降解技术虽前景广阔,但要真正将其大规模应用到临床治疗中,仍面临一些挑战。



文章亮点

1.靶向蛋白质降解策略能够选择性且有效地触发目标蛋白质的降解,这种新颖的方法相比常规小分子抑制剂具有多种优势:高选择性,广泛的靶点适用性,克服耐药性等

2. 与其他靶向蛋白降解剂相比,疏水标签蛋白降解剂具有更优异的成药性与可设计性,无需靶点配体,合成相对简单,便于化学修饰和优化




内容介绍


1  疏水标签降解剂的设计及优势

2011年,Neklesa[4]首次提出疏水标签技术的概念,成功设计合成了结合HaloTag蛋白的双功能化合物1,它由一个金刚烷基团、一个聚乙二醇连接子和一个氯烷烃连接体组成(图1),可以特异性和不可逆地结合HaloTag蛋白,成功抑制了小鼠肿瘤的增殖。

2  疏水标签降解剂的降解机制

疏水标签可以破坏目标蛋白的稳定性或模拟部分未展开蛋白状态,从而通过直接募集内源性伴侣蛋白或蛋白酶体介导降解[7]HyT的降解机制尚未完全阐明,但目前HyT促进蛋白质降解有两种假说模式[8,9]


3  疏水标签降解剂的应用实例

3.1  基于金刚烷疏水标签的降解剂

金刚烷是一种具有良好疏水性的笼状化合物,在许多疏水标签降解剂中被广泛用作疏水标签,是设计药物分子的重要组成部分。金刚烷基团在药物化学领域中极具价值,其高亲脂性能够有效提升渗透性、亲和力以及生物相容性[7]

3.2  基于精氨酸衍生物疏水标签的降解剂

氨基甲酸叔丁酯保护精氨酸(Boc3Arg)相连的降解剂可诱导目标蛋白质降解。Boc3Arg诱导的降解似乎不涉及目标蛋白质的泛素化,Boc3Arg 标签似乎也不会扰乱目标蛋白质的结构[44]

3.2.1  GSTP降解剂
3.2.2  PA降解剂
3.3  基于降冰片烯疏水标签的降解剂

降冰片烯是一种由环己烯环和亚甲基桥组成的环烯,具有显著的环张力和高疏水性,有助于优异的膜通透性,并使其成为药物靶向递送系统中常用结构[50]。研究结果表明,与金刚烷、Boc3Arg等其他HyT相比,降冰片烯具有更好的靶蛋白(Protein of interest, POI)降解能力、选择性和药代动力学特性[50]

3.4  基于其他疏水标签的降解剂
3.4.1  PD-L1降解剂
3.4.2  HaloTag蛋白降解剂
3.4.3  ERα降解剂
3.5  疏水标签总结

综上所述,金刚烷具有高度对称的笼状刚性结构,能在各种化学和生物环境中保持稳定[7],且具有很强的疏水性,能够增强生物分子的疏水性,在蛋白质折叠、膜蛋白定位等过程中发挥重要作用,是最常用的疏水标签之一。


4  总结与展望

开发疏水标签靶向降解蛋白质是一种有前景的治疗策略。相较于传统小分子药物,疏水标签降解剂具有很多优势:能够特异性地诱导目标蛋白的降解,通过促进蛋白质降解,延长药效持续时间,降低给药频率,有效降低耐药性。疏水标签降解技术虽前景广阔,但要真正将其大规模应用到临床治疗中,仍面临一些挑战。首先,疏水标签的降解机制尚未被完全揭示,若能透彻了解化合物疏水标签如何招募蛋白质以促使降解,将有助于开发更加精确的检测手段,并可能为连接子与疏水标签的优化提供重要指导。其次,如何更好地设计和合成具有高度选择性的降解剂,以确保它们只针对目标蛋白质而不引发其他副作用,仍然是一个有待解决的问题。此外,疏水标签片段的可用性有限,将它们掺入药物分子受到严格限制。其高疏水性原则上不可避免地导致其低口服生物利用度,如何提高降解剂的稳定性和生物利用度,如何改进疏水性基团的生物相容性和代谢稳定性,为优化其降解活性及物理化学性质提供了潜在的改进空间。