基于结构的可溶性环氧化物水解酶PROTACs设计及其在炎症相关疾病中的降解机制研究

本研究针对可溶性环氧化物水解酶(sEH)双功能域在炎症相关疾病中的关键作用，通过结构导向设计开发了新型蛋白降解靶向嵌合体(PROTACs)。研究人员利用HiBiT技术建立高效降解筛选体系，成功获得可同时降解sEH-H和sEH-P结构域的最优化合物23，在原发性人类和鼠类细胞中验证了其降解效果，为模拟sEH基因敲除表型提供了创新药理学工具。该成果发表于《Journal of Medicinal Chemistry》，为阿尔茨海默病等炎症性疾病治疗提供了新策略。

　　

在生命科学领域，可溶性环氧化物水解酶(soluble epoxide hydrolase, sEH)一直被视为治疗炎症相关疾病的重要靶点。这种双功能酶包含C端环氧水解酶(sEH-H)和N端脂质磷酸酶(sEH-P)两个结构域，通过代谢抗炎介质环氧二十碳三烯酸(EpETrEs)参与多种病理过程。尽管已有sEH抑制剂如临床候选药物GSK2256294A，但传统抑制剂仅能阻断单一酶活，无法完全模拟sEH基因敲除动物的表型优势。更棘手的是，同时使用针对两个结构域的多种抑制剂可能引发药物相互作用等安全性问题。

为突破这一局限，来自某研究机构的研究团队创新性地将蛋白降解靶向嵌合体(PROTAC)技术应用于sEH研究。他们在《Journal of Medicinal Chemistry》发表的研究中，以晶体结构为指导，设计出能同时招募sEH和E3泛素连接酶CRBN的双功能分子，成功实现sEH蛋白的靶向降解。这项研究不仅解决了双功能域同步抑制的技术难题，更为研究sEH在阿尔茨海默病等疾病中的作用提供了新工具。

研究团队主要采用三大关键技术：基于FL217抑制剂晶体结构的理性设计、CuAAC点击化学构建PROTACs分子库，以及创新的HiBiT(高生物发光共振能量转移)细胞降解检测系统。其中HiBiT技术通过将sEH与11个氨基酸的HiBiT标签融合，利用NanoLuc荧光素酶片段互补原理，实现了降解效率(D_max)和效力(DC₅₀)的高通量精准定量。

结构导向的PROTAC设计
研究人员从sEH-H抑制剂FL217(IC₅₀=8.4 nM)的晶体结构出发，发现其疏水L型结合口袋存在长短两个分支出口。通过分子对接确定最佳连接位点，分别开发了靶向短分支的配体4和长分支的配体5，两者均带有末端炔基便于后续修饰。

PROTACs的合成与优化
通过Sonogashira偶联和CuAAC反应，团队构建了24个PROTACs分子，包括刚性炔烃连接子和柔性PEG连接子(PEG1-PEG6)两大系列。X射线共晶结构证实，化合物21b和22b分别通过预期方式结合sEH-H的短分支和长分支出口。

HiBiT降解系统验证
建立的HeLa^sEH-HiBiT稳定细胞系显示，含PEG5连接子的21e降解效果最佳(D_max=35%)。进一步优化获得的三唑类PROTAC 23降解效率提升至75%，且在18小时达到峰值。对照实验证实其降解依赖CRBN结合和蛋白酶体途径，而非溶酶体。

生物活性与机制研究
在原发性人类巨噬细胞和鼠肝细胞中，23能显著降低sEH蛋白水平。LC-MS/MS分析显示其可有效减少sEH代谢产物二羟二十碳三烯酸(DiHETrE)的生成。特别在人类肺组织切片中，23展现出良好的组织渗透性和降解活性。

这项研究成功开发了首个能同时靶向sEH双功能域的PROTAC分子23，其创新性体现在：结构上通过精确控制连接子长度实现最佳降解效率；技术上建立HiBiT检测系统突破传统Western blot的局限性；应用上首次在原发性人类细胞和组织中验证PROTAC效果。这些发现不仅为炎症性疾病治疗提供了新思路，更丰富了双功能酶靶向降解的理论基础。值得注意的是，研究也发现sEH在过氧化物酶体中的定位可能影响完全降解，这为后续优化指明了方向。该成果标志着PROTAC技术应用于复杂多结构域靶点取得重要突破，对阿尔茨海默病等疾病的治疗策略开发具有深远意义。