探索E3泛素连接酶，开辟蛋白降解新赛道 发布时间：2023-02-28

E3泛素连接酶（以下简称“E3连接酶”），是细胞内催化蛋白质泛素化修饰的关键蛋白。人体共编码600多种E3连接酶，目前仅有约10种公开发表的E3连接酶被用于蛋白降解研究，而进入到临床阶段的蛋白降解剂主要利用了CRBN和VHL两个E3连接酶。随着对蛋白降解技术研究和应用的深入，通过新颖的E3连接酶来实现以上两个E3连接酶无法降解的致病蛋白的靶向降解，以及通过组织分布差异E3连接酶来实现更精准靶向蛋白降解剂开发成为新的趋势。

成都先导的靶向蛋白降解平台聚焦组织或器官特异性E3连接酶的配体开发与应用（图1）。

图1组织差异表达的代表性E3连接酶

在E3连接酶配体开发的研究中，获得高纯度、高均一性的重组蛋白是下游体外活性检测和功能验证的重要环节。结合不同E3连接酶蛋白家族的亚型特征和三维结构特点，成都先导成功制备了近50种不同的E3连接酶蛋白（单蛋白及复合蛋白），其中包括最大的CRL亚型近30种，通过体内共表达的方式获得E3连接酶与其支架蛋白复合物，确保其具备足够的体外稳定性和相应的生物活性。同时对每一种E3蛋白（全长或结构域），设计了多种不同的亲和标签，用以满足各类下游检测和功能验证的需求（图2）。成都先导自产的E3连接酶详情可以通过以下网址查询和订购：https://www.labome.com/

图2 成都先导自产E3酶蛋白及其复合蛋白

成都先导的靶向蛋白降解平台利用公司的万亿级DNA编码化合物库，进行了部分E3连接酶的筛选，验证了新颖配体分子与E3连接酶的结合，并证明这些配体对热门蛋白降解靶点具有良好的降解能力，其中包括结构全新、降解能力更强的CRBN（泛组织表达）配体、首次发现特异的TRIM21（肿瘤组织高表达）配体、BIRC7（黑色素瘤特异）配体、MDM2（肿瘤组织高表达）配体、ABTB1（淋巴及甲状腺组织高表达）配体等。

在E3连接酶差异性分布的细胞中，不同E3连接酶介导同一底物的降解能力有显著差别。如基于成都先导的TRIM21配体分子介导的BRD4蛋白降解，在白血病细胞中显示与CRBN同等的降解能力，而在TRIM21高表达的胰腺癌细胞中，其降解能力远远优于CRBN（~100倍，图3）。

图3  TRIM21的组织分布及降解评价（成都先导实验数据）

为探索更多的蛋白降解靶点空间，我们将验证完成的功能性TRIM21配体分子，通过成熟的化学反应组装成可以直接用于PROTAC分子合成的工具包（图4），从而使得更多的蛋白降解药物研发者能够更为便捷地应用在其感兴趣的靶点研究，共同探讨新颖E3连接酶与其配体的独特价值。

图4  成都先导的Trim21 E3 binder-linker工具包

成都先导目前提供高质量的E3 Ligase binder-Linker工具包，包含新颖的CRBN配体、TRIM21配体、BIRC7配体、MDM2配体和ABTB1配体以及多种常用的Linker接头（羧酸、氨基、叠氮和炔基等），工具包中Linker的类型（烷基链、PEG链等）和长度可以根据需要进行定制化，蛋白降解剂开发者通过简单的化学反应即可快速且高效地合成具有独特组织特异性和化学结构的PROTAC分子。随着更多的E3连接酶功能性配体分子的发现，蛋白降解药物开发者将可以在PROTAC分子开发阶段，选用差异化分布E3连接酶的配体（或者Binder-Linker工具包），从而在源头上实现差异化的蛋白降解剂开发。

成都先导的靶向蛋白降解平台

2023年3月24日，位于上海的IDC2023第四届化学创新药与改良型新药研发论坛邀请成都先导药物开发股份有限公司先导化合物发现中心副总裁窦登峰博士出席，并发表主题演讲《蛋白降解剂开发的差异化创新》，期待就技术问题与行业同仁交流心得！

4月更有精彩线上蛋白晶体学主题演讲，欢迎大家保持关注！