DEL for 蛋白降解剂开发

蛋白降解剂（最常见为PROTAC或分子胶）能直接或间接地招募目标蛋白（POI）和E3连接酶，诱导POI的多泛素化使之随后被蛋白酶体介导降解的事件驱动的过程。与蛋白抑制剂不同，蛋白降解剂不需要对蛋白有抑制活性，因此，它适用于更广泛的靶标类别，包括无法成药的蛋白、支架蛋白、突变蛋白等。

PROTAC

靶向蛋白降解嵌合体（PROTAC）是一种双功能分子，由POI结合分子、E3连接酶结合分子和连接两个分子的连接子组成。将抑制剂和已知的E3连接酶结合分子（最常见的是CRBN和VHL结合分子）用适当的连接子连接开发成PROTAC在过去的几年中非常流行，也产生了多个进入临床的PROTAC项目（图1）。相较于传统的抑制剂，PROTAC以其较低的给药剂量，持久的效果以及对突变蛋白有效方面展现了较大优势。

分子胶

分子胶（MG）是一种单价分子，可以粘合两个蛋白并在多种情况中有相应的应用。在蛋白降解中，它诱导POI:MG:E3复合物的形成，其发挥作用有以下几个可能的方式：1）MG显著增强POI:E3的相互作用；2）MG结合到POI，然后被E3识别；3）MG结合到E3连接酶，使E3连接酶能够识别新的底物。只有适当的结合位置和构象才能引起POI的泛素化和蛋白酶体降解。分子胶是一种理想的蛋白降解剂，但是其发现的挑战更大，应用的靶标更少且在临床中的项目也更少。

图1. 蛋白降解剂的发现历史

基于PROTAC的DEL筛选

DNA编码化合物库（DEL）是一种非常强大的蛋白结合分子发现技术，因为它具有超大化学空间（成都先导拥有万亿级化合物库），能以快速、低蛋白消耗和低成本的方式进行筛选。并行筛选样本，深度的数据分析和累积的数据也保证了筛选分子对靶标蛋白具有选择性。此外，DEL化合物的DNA偶联位点也为PROTAC开发提供了天然的连接子连接位点。成都先导最近开发了一种基于POI:降解剂:E3复合物形成的筛选方法，使用专门的PROTAC DEL和POI/E3双蛋白同时进行筛选，相应筛选方法和结果已在ACS Chem. Biol. 2023, 18, 25-33（ACS编辑的选择，图2）上发表。

图2，基于三元复合物的DEL筛选

从DEL衍生的PROTAC和MG的开发

PROTAC的发现和开发现在已经不限于肿瘤疾病领域，组织/细胞特异的E3连接酶表达也成为差异化开发的一个有效策略。如上所述，DEL技术是一种非常强大的配体发现技术，即使在蛋白功能没有被完全阐明的情况下，如大多数E3连接酶，也能实现以寻找结合分子为目的的筛选。目前，成都先导已经表达、纯化并筛选了几十种E3连接酶，从成都先导万亿级DNA编码化合物库中也鉴定得到了了许多特异性的E3结合分子，尤其是一些没有报道过任何结合分子的E3。这些分子也逐渐被开发成PROTAC且被证实对靶标蛋白能实现有效降解。同时，我们也发现了一些E3结合分子具有潜在的分子胶功能（更多细节可进一步咨询提供）。

基于DEL衍生的CRBN分子的PROTAC开发

相较于报道的CRBN结合分子，我们从DEL筛选中发现的新分子显示出了更高的结合亲和力，其PROTAC对许多热门靶标有着更强的降解能力，同时，新的CRBN配体和对应的PROTAC都没有免疫调节剂（IMiD）功能（图3）。

图3，新的基于DEL衍生的CRBN PROTAC能实现显著的POI降解

基于DEL衍生的BIRC7分子的PROTAC开发

BIRC7（在肿瘤细胞中特异性表达）配体是首个从成都先导万亿级DNA编码化合物库中筛选得到的高结合活性分子，其衍生的PROTAC在BIRC7高表达细胞系中也显示出了对靶标蛋白的选择性降解（图4）。

图4，基于BIRC7的PROTAC提供选择性的靶标蛋白降解

基于DEL衍生的TRIM21分子的PROTAC开发

从成都先导DEL库筛选中得到的TRIM21（广泛表达，但与CRBN表达谱不同）结合分子已经被开发为PROTAC，发现其具有非常强大的BRD4降解能力（pM DC50，比基于CRBN的PROTAC强8000倍），与基于CRBN的PROTAC相比，具有差异化的激酶降解，更重要的是，TRIM21配体具有潜在的分子胶功能（图5）。

图5，基于TRIM21的PROTAC提供更强大的降解能力和不同的降解特性

成都先导DEL筛选助力蛋白降解剂开发

综合我们的万亿级化合物库和专门的PROTAC DEL库，成都先导提供定制化的筛选策略以助力蛋白降解剂开发：

● 成都先导的万亿级化合物库提为结合配体筛选提供广阔的化学空间，且不依赖于蛋白功能。

● PROTAC DEL能够提供直接基于三元复合物的筛选。

● 多E3连接酶的平行筛选可快速完成且能获得选择性信息。

● DEL分子衍生的化合物其PROTAC连接子位点已知。

● 新结构分子的鉴定和多筛选成功案例记录。