靶向TRIM21的分子胶PRLX-93936开发为降解蛋白聚集体的TRIMTACs及其抗癌机制研究

本研究通过表型筛选策略发现临床候选药物PRLX-93936和BMS-214662可作为靶向E3连接酶TRIM21的分子胶，诱导核孔蛋白降解并抑制核转运。研究人员证实这些化合物的细胞毒性严格依赖TRIM21活性，并通过蛋白质组学鉴定出NUP214、NUP88等关键核孔蛋白靶点。该工作不仅揭示了两种抗癌药物的新机制，还开发出首个利用野生型TRIM21降解蛋白聚集体的TRIMTAC（34），为靶向蛋白降解领域提供了新工具。

　　

在生物医药领域，靶向蛋白降解（Targeted Protein Degradation, TPD）技术正引发治疗范式的革命。其中分子胶（molecular glue）和蛋白水解靶向嵌合体（PROTAC）通过劫持E3泛素连接酶来特异性降解致病蛋白，但现有技术仍面临两大挑战：可用的E3连接酶种类有限，以及难以清除病理性的蛋白聚集体。TRIM21作为能识别多聚体结构的特殊E3连接酶，其靶向降解剂的开发可能为神经退行性疾病和癌症提供新思路。

Case Western Reserve University的研究团队在《Nature Communications》发表突破性研究，通过创新的"合成拯救筛选"策略，发现临床阶段抗癌化合物PRLX-93936和BMS-214662实为TRIM21靶向分子胶。研究证实这些化合物能诱导核孔蛋白降解，并成功将PRLX-93936优化为能降解蛋白聚集体的TRIMTAC分子。

研究采用多组学联用策略：1）基于UBA1抑制剂TAK-243的表型筛选从1754个化合物中鉴定出依赖泛素化的细胞毒素；2）通过CRISPR基因编辑构建TRIM21敲除/过表达细胞模型；3）采用热转移实验（CETSA）和免疫共沉淀验证化合物与TRIM21的直接结合；4）运用非标记定量蛋白质组学（LFQ-MS）系统鉴定降解靶点；5）开发高内涵成像方法评估核转运障碍和蛋白聚集体清除效果。

主要研究结果

分子胶的发现与验证

通过抑制E1泛素激活酶（UBA1/UAE）的筛选体系，发现PRLX-93936的细胞毒性可被TAK-243挽救。DepMap数据库分析显示其敏感性与TRIM21表达高度相关（Pearson r=0.72），而抗肿瘤药物BMS-214662也呈现相同特征。CRISPR敲除TRIM21使细胞对两者产生完全抗性（EC₅₀从100 nM升至>50 μM），过表达则使敏感性提高10倍。

作用机制解析

热转移实验显示PRLX-93936使TRIM21热稳定性提高1-2°C，BMS-214662效果更显著。蛋白质组学揭示处理后1小时内NUP214、NUP88等核孔蛋白显著减少，且该效应在TRIM21 KO细胞中消失。免疫荧光证实处理导致RANBP1核滞留，提示核转运功能障碍。通过靶向NUP98自水解域的CRISPR编辑获得耐药细胞，证实NUP98是关键作用节点。

结构优化与TRIMTAC开发

对PRLX-93936进行结构改造发现：(S)-甲基哌嗪衍生物（1）活性最强（EC₅₀=3 nM），且该分子存在阻旋异构体（atropisomer），其中单一构型活性翻倍。将优化后的骨架与BET溴结构域配体连接，获得TRIMTAC 34，可在10 μM浓度下清除PML-eGFP-BRD4(BD2)融合蛋白形成的核内聚集体，且该效应可被蛋白酶体抑制剂硼替佐米阻断。

这项研究不仅揭示了PRLX-93936和BMS-214662的抗癌新机制，为TRIM21高表达肿瘤的精准治疗提供依据，更重要的是拓展了靶向蛋白降解技术的应用边界。开发的TRIMTAC 34首次实现利用野生型TRIM21降解蛋白聚集体，为阿尔茨海默病等蛋白质聚集相关疾病的治疗开辟新途径。该工作建立的"合成拯救筛选"策略也为发现新型分子胶提供了普适性方法。