晶体片段筛选揭示TRIM21 PRY-SPRY结构域配体热点区域及其在靶向蛋白降解中的应用潜力

本研究通过晶体片段筛选技术（CFS）系统解析了TRIM21 PRY-SPRY结构域的五个配体结合位点，发现109个片段化合物可靶向抗体结合关键区域（site#1/2）及新型口袋（site#3）。研究团队建立NanoBRET活细胞靶标结合检测体系，并通过片段合并策略获得EC50 达143μM的优化化合物AL257(3)，为开发TRIM21靶向的PROTACs（蛋白降解靶向嵌合体）提供了高分辨率结构基础。该成果发表于《Communications Chemistry》，为免疫调控及靶向降解技术开辟了新路径。

　　

在免疫系统中，TRIM21作为独特的E3泛素连接酶，通过其PRY-SPRY结构域识别细胞内抗体标记的病原体或异常蛋白，介导其泛素化降解。这种机制被开发为TRIM-Away技术，但受限于抗体递送难题。如何开发小分子替代抗体成为关键科学问题。与此同时，PROTACs技术的发展亟需针对TRIM21的高亲和力配体。然而，PRY-SPRY结构域的配体结合特征尚不明确，制约了理性药物设计。

来自Structural Genomics Consortium等机构的研究团队在《Communications Chemistry》发表重要成果。研究者选择与人类TRIM21具有75%序列同源性的小鼠蛋白进行晶体片段筛选，克服了人类蛋白结晶难题。通过优化获得I4空间群晶体（分辨率1.29 ?），采用DSI-Poised片段库（768化合物）筛选发现109个结合片段，绘制出五个特征各异的结合位点图谱。其中site#1作为主要抗体结合口袋，可同时容纳两个片段分子；site#2的56个片段揭示了延伸型结合腔的多样性；而site#3则首次报道为含半胱氨酸（Cys439）的潜在共价靶点。

关键技术包括：1）小鼠TRIM21 PRY-SPRY结构域的高通量晶体筛选（1.1-1.4 ?）；2）表面等离子共振（SPR）和差示扫描荧光法（DSF）验证种属交叉结合；3）基于AL236(1)（EC₅₀
197 nM）设计BODIPY荧光示踪剂AL244(2)；4）建立NanoBRET活细胞靶标结合检测系统；5）片段合并策略合成AL257(3)等优化化合物。

研究结果
Site#1：主要抗体结合口袋
该区域呈现双亚位点特征（1a/1b），16个片段通过π-π堆积（Tyr332/Trp385）和极性相互作用（Asp359/Asn450）结合。Z29634868诱导Trp385构象变化，而Z106579662结合模式与已报道的acepromazine衍生物相似。

Site#2：次级抗体结合口袋
56个片段占据该延伸型裂隙，主要通过与Trp303/Phe453的π-π堆积及Asn454/Asn301极性作用结合。Phe453表现出显著的构象可塑性以适应不同配体。

Site#3：新型小分子口袋
11个片段通过氢键（Trp382/Val440）稳定结合，其刚性特征和保守的Cys439为共价抑制剂开发提供可能。

功能验证与优化
SPR证实Z2065616520等片段具有跨种属结合能力。通过合并site#1a/b的片段Z453319206与Z106579662，获得AL257(3)（EC₅₀
143 μM），活性较母体片段提升5倍。

结论与意义
该研究首次系统绘制TRIM21 PRY-SPRY结构域的配体结合图谱，揭示site#1的双亚位点特征和site#3的共价靶向潜力。建立的NanoBRET技术实现了全蛋白活细胞靶标监测，而片段合并策略验证了结构指导药物设计的可行性。这些发现为开发TRIM21靶向的PROTACs和分子胶降解剂提供了关键结构基础，有望突破TRIM-Away技术依赖抗体的局限，推动新型免疫调控疗法发展。