DCAF16招募型靶向胶水降解剂选择性降解BRD9的作用机制解析

《Nature Communications》：Mode of action of a DCAF16-recruiting targeted glue that can selectively degrade BRD9

本研究针对靶向蛋白降解领域E3连接酶配体开发受限的难题，通过修饰BRD9配体设计出新型靶向胶水降解剂AMPTX-1。该化合物可逆共价招募DCAF16，诱导BRD9的高效选择性降解，并在小鼠异种移植模型中证实其口服生物利用度及持续降解效果，为拓展E3连接酶工具箱提供了新策略。

　　

在药物研发领域，靶向蛋白降解（Targeted Protein Degradation, TPD）技术正成为攻克传统“不可成药”靶点的新希望。其中，分子胶水降解剂（Molecular Glue Degraders）因其能够诱导靶蛋白与E3连接酶间的接近性，引发泛素化降解而备受关注。然而，当前TPD技术仍面临两大挑战：一是已知E3连接酶（如CRBN、VHL）的配体开发有限，限制了降解策略的普适性；二是多数降解剂依赖双功能PROTAC（Proteolysis-Targeting Chimeras）设计，其大分子量可能影响药物性质。

为解决上述问题，研究团队聚焦于溴结构域蛋白9（Bromodomain-containing protein 9, BRD9）——一种染色质重塑复合物ncBAF的关键组分，其降解已被证明在肿瘤治疗中具有潜力。尽管已有基于CRBN或VHL的PROTAC降解剂进入临床试验，但尚未有报道能通过分子胶水机制实现BRD9的高效降解。本研究通过理性设计，将BRD9配体与含亲电弹头（如氰基丙烯酰胺）的支架结合，构建了一种新型靶向胶水降解剂AMPTX-1，并系统阐明了其通过招募E3连接酶DCAF16降解BRD9的独特机制。

关键技术方法概述

研究采用BRD9-HiBiT降解实验筛选化合物库，通过免疫共沉淀-质谱联用（Co-IP-MS）鉴定E3连接酶招募情况；利用CRISPR-Cas9构建DCAF16基因敲除（KO）及C58S点突变细胞模型验证功能依赖性；通过完整蛋白质质谱（Intact MS）和肽段图谱分析共价修饰位点；在小鼠MV4-11异种移植模型中评估口服给药后的药代动力学（PK）与药效学（PD）。

研究结果

AMPTX-1是一种高效选择性BRD9降解剂

通过筛选靶向胶水化合物库，团队发现AMPTX-1在纳摩尔浓度下即可诱导BRD9降解（DC₅₀ = 0.05 nM），且去除氰基丙烯酰胺弹头的对照化合物2无降解活性。在多种肿瘤细胞系中，AMPTX-1均表现出对BRD9的特异性降解，且全球蛋白质组学分析显示其不影响其他蛋白（如BRD7、BRD4）。

AMPTX-1共价招募DCAF16:DDB1复合物至BRD9

降解实验显示AMPTX-1的作用依赖蛋白酶体和CRL E3连接酶系统。Co-IP-MS实验证实AMPTX-1能特异性招募DCAF16及其适配体DDB1形成三元复合物，且DCAF16敲除细胞中降解活性显著降低。进一步研究发现，AMPTX-1的对映异构体AMPTX-1-ent-1降解活性远优于AMPTX-1-ent-2，提示立体化学对功能的关键影响。

BRD9与弹头立体化学促进DCAF16-Cys58共价修饰

完整质谱分析表明，AMPTX-1-ent-1在BRD9存在时可高效修饰DCAF16的第58位半胱氨酸（Cys58），而C58S突变体则显著抑制修饰。细胞实验进一步证实DCAF16-Cys58是降解功能的核心位点。

口服AMPTX-1在小鼠异种移植模型中诱导持续BRD9降解

药代动力学显示AMPTX-1-ent-1具有良好口服生物利用度（20%）。在MV4-11移植瘤模型中，口服50 mg/kg剂量可维持BRD9降解超过24小时，且降解效果与血浆药物浓度解耦，提示共价修饰带来的持久药效。

结论与意义

本研究首次报道了通过靶向胶水降解剂AMPTX-1实现BRD9的高效选择性降解，并揭示其依赖DCAF16-Cys58共价修饰的独特机制。该策略突破了传统E3连接酶配体的限制，证明了“模板辅助共价修饰”在TPD领域的可行性。尤为重要的是，AMPTX-1展现出类药性质（如口服有效性、持久药效），为开发基于DCAF16的降解疗法奠定了坚实基础。研究还提出了一种介于PROTAC与典型分子胶水之间的“杂交机制”——靶向胶水（Targeted Glues），其兼具分子胶水的简洁性与PROTAC的可设计性，为拓展TPD应用范围提供了新范式。

总之，这项工作不仅为BRD9相关疾病（如血液肿瘤）提供了潜在治疗工具，更通过创新性机制探索推动了靶向蛋白降解技术的发展，标志着诱导接近性药理学的又一重要突破。