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本文聚焦靶向蛋白降解（TPD）策略中蛋白水解靶向嵌合体（PROTACs）的研究。探讨细胞参数对 PROTACs 活性的影响，涵盖靶点相关参数和泛素 - 蛋白酶体系统（UPS）相关因素，为设计更有效的 PROTACs 提供理论依据。
靶向蛋白降解（TPD）与蛋白水解靶向嵌合体（PROTACs）的发展
近年来，PROTACs 的发展推动了 TPD 策略的进步。PROTACs 是双功能分子，能将靶蛋白与 E3 连接酶拉近，促使靶蛋白泛素化并被蛋白酶体降解。20 多年前首个 TPD 概念验证成功，近年来小分子配体的发现推动了 PROTACs 研究，目前已有超 20 种 PROTACs 进入临床试验123。
影响 PROTACs 疗效的靶点相关参数
- 靶点定位：许多靶点的功能与其亚细胞定位有关，定位也影响其对 PROTAC 介导降解的敏感性。如基于靶点定位预测 PROTAC 靶向可行性时，细胞质或细胞核定位靶点被看好，但针对其他定位靶点的 PROTACs 也有成功案例。实验表明，不同 PROTACs 对不同亚细胞定位的同一靶点降解效率不同45。
- 靶点结合伙伴：靶点结合伙伴可影响 PROTAC 敏感性。以 AURKA 为例，其在有丝分裂中定位于中心体和纺锤体，PROTAC - D 能选择性降解纺锤体上的 AURKA，而中心体上的 AURKA 因结合伙伴 CEP192 的存在对降解更具抗性。CDK2 在细胞周期不同阶段对 PROTAC 介导的降解敏感性不同，与结合伙伴有关67。
- 靶点表达水平：靶点表达水平会影响 PROTAC 疗效。一些研究发现，过表达的靶点可能因 “游离” 靶蛋白增多而比内源性靶点降解效果更好，这在疾病治疗中针对过表达靶点可能是优势8。
- 靶点结构研究：实验和计算方法有助于理解靶点与 PROTACs 的相互作用。晶体结构研究揭示了 PROTACs 选择性和协同性机制，也能识别潜在的泛素化位点，但目前获取能预测泛素化的三元复合物结构仍面临挑战910。
影响 PROTACs 疗效的 UPS 相关参数
- E3 连接酶：E3 连接酶及其相关 E2 的表达水平和定位是 PROTAC 有效性的关键。如 CRBN 在细胞质和细胞核均有定位，不同定位与不同靶蛋白降解相关。E3 连接酶表达水平变化影响其在 PROTAC 策略中的效用，且可能与 PROTACs 耐药性有关1112。
- 泛素链组装：泛素链结构对靶蛋白降解命运至关重要。研究发现除 PROTAC 招募的 E3 外，其他泛素化机制参与 PROTAC 介导的降解，如 TRIP12 参与形成分支泛素链促进 BRD4 降解。不同 E3 组合可生成不同类型分支泛素链，有望用于设计更高效 PROTACs1314。
- 去泛素化酶（DUBs）：DUBs 可去除或编辑泛素链，可能 “拯救” 靶蛋白使其免于降解。如 USP15 可拮抗某些 PROTACs 介导的靶蛋白降解，其在耐药细胞系中高表达，提示 DUB 状态在癌症治疗分层中需考虑1516。
- 蛋白酶体相关过程：蛋白酶体降解底物涉及多个参数。p97 在某些底物降解中起关键作用，影响 PROTACs 疗效。蛋白酶体在细胞中的定位、运输和活性存在未解决问题，其在细胞核和细胞质中的分布动态变化，对 TPD 策略设计可能有影响1718。
展望
尽管 TPD 策略有治疗潜力，但对参与 PROTAC 活性的细胞机制了解有限。优先开展测量三元复合物形成（TCF）和泛素化步骤的细胞实验，有助于理解相关参数对 PROTACs 疗效的影响。PROTACs 是研究细胞泛素化途径的有力工具，深入了解这些途径将指导新型 PROTACs 的合理设计，有望实现疾病特异性的靶蛋白降解1920。
