PROTACs在肿瘤治疗领域的研究与应用

PROTACs在肿瘤治疗领域的研究与应用

靳子硕

兰州大学第二临床医学院 甘肃兰州 730100

摘要：随着科技的迅猛发展，我国的医疗水平也有了进步。蛋白水解靶向嵌合分子（ｐｒｏｔｅｉｎ　ｐｒｏｔｅｏｌｙｓｉｓ－ｔａｒｇｅｔｉｎｇ　ｃｈｉｍｅｒａｓ，ＰＲＯＴＡＣｓ）是一种可以直接降解靶蛋白的双功能嵌合体。ＰＲＯＴＡＣｓ通过中间连接链将靶蛋白与Ｅ３泛素连接酶结合的配体连接起来，继而泛素化修饰靶蛋白，从而使其进入蛋白酶体途径降解。根据ＰＲＯＴＡＣｓ的作用机理，可以设计合成靶向降解调控肿瘤发生发展相关蛋白的ＰＲＯＴＡＣ分子，从而达到治疗肿瘤的效果。

关键词：PROTACs；肿瘤治疗领域；研究与应用

1蛋白质降解机制

泛素-蛋白酶体系统(ubiquitin-proteasomesys-tem，UPS)约占细胞内源性蛋白降解中的80%左右。UPS由泛素(ubiquitin，Ub)、3种泛素化酶、蛋白酶体及其底物(蛋白质)构成，在ATP供能的情况下，E1泛素活化酶将泛素激活并传递给E2泛素结合酶，再通过E3泛素连接酶连接到靶蛋白上。当第一个泛素分子连接到靶蛋白上以后，更多的泛素分子相继连接到上一个泛素分子的赖氨酸残基上，形成多聚泛素链。随后蛋白酶体特异性地识别这个带有泛素标签的底物蛋白并将其降解。PＲOTAC分子由三部分构成，一端连接可靶向蛋白质的分子，通过连接体(Linker)与E3连接酶配体缀合，将E3连接酶招募至靶蛋白利用生物体固有的泛素化过程靶向蛋白降解。

2ＥＲ与ＡＲ

乳腺癌（Ｂｒｅａｓｔ　ｃａｎｃｅｒ）是全世界女性中最常见的恶性肿瘤，其中５０％～８０％乳腺癌患者存在ＥＲα阳性表达。ＥＲ是一种核受体蛋白，其亚基ＥＲα与其配体雌激素结合，可调控下游靶基因ＭＹＣ、ＣｙｃｌｉｎＤ１等的表达，促进乳腺癌的增殖。晚期乳腺癌患者内分泌治疗药物他莫昔芬就是通过拮抗雌激素与ＥＲα之间的相互作用治疗乳腺癌。前列腺癌是我国男性常见肿瘤之一，ＡＲ在促进前列腺癌的发生发展中发挥着重要的作用。对于前列腺癌的内分泌治疗，即去势治疗，可通过双侧睾丸切除术，或者单用促性腺激素释放激素（ｇｏｎａｄｏｔｒｏｐｉｎ　ｒｅ－ｌｅａｓｉｎｇ　ｈｏｒｍｏｎｅ，ＧｎＲＨ）激动剂或与抗雄激素药物联用降低体内雄激素含量。部分患者经过一段时间的治疗后，会出现耐受和复发现象，称为去势抵抗。去势抵抗的原因包括：ＡＲ扩增、ＡＲ敏感性增强、ＡＲ突变导致ＡＲ信号通路自激活等。因此，抑制ＡＲ活性是治疗去势抵抗性前列腺癌方法之一。如前所述，Ｃｒａｉｇ　Ｍ．Ｃｒｅｗｓ课题组将缺氧诱导因子１α（ｈｙ－ｐｏｘｉａ－ｉｎｄｕｃｉｂｌｅ　ｆａｃｔｏｒ　１ａｌｐｈａ，ＨＩＦ－１α）羟基化七肽与Ｄ型精氨酸多聚体连接，合成了可以降解ＡＲ的ＰＲＯＴＡＣ－５。在正常氧分压情况下，ＨＩＦ－１α发生羟基化后可与ｐＶＨＬ结合，而ｐＶＨＬ是ＣＲＬ２ＶＨＬＥ３泛素连接酶的底物受体。因此，ＰＲＯＴＡＣ－５通过ＨＩＦ－１α羟基化七肽连接的ＣＲＬ２ＶＨＬ　Ｅ３泛素连接酶介导ＡＲ的降解。ｃＩＡＰ１（ｃｅｌｌｕｌａｒ　ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ　ｏｆ　ａｐｏｐｔｏｓｉｓｐｒｏｔｅｉｎ　１）蛋白是一个肿瘤相关蛋白，在肝细胞癌、肺癌、食管鳞状细胞癌等肿瘤中高表达。ｃＩＡＰ１结构中含有ＲＩＮＧ结构域，具有Ｅ３泛素连接酶活性，可发生自身泛素化。抑制剂ｂｅｓｔａ－ｔｉｎ－ｍｅｔｈｙｌ　ｅｓｔｅｒ（ＭＥ－ＢＳ）可与ｃＩＡＰ１相互结合，据此，Ｋｅｉｉｃｈｉｒｏ　Ｏｋｕｈｉｒａ等合成了ＳＮＩＰＥＲ分子，由ＭｅＢＳ和与ＥＲα结合的配体４－ＯＨＴ（４－ｈｙｄｒｏｘｙｔａｍｏｘｉｆｅｎ）构成，通过ｃＩＡＰ１泛素化降解ＥＲα，研究结果显示ＳＮＩＰＥＲ通过降解乳腺癌细胞ＭＣＦ７中的ＥＲα，抑制下游基因ｐＳ２的表达，使细胞内产生较多的ＲＯＳ，最终导致乳腺癌细胞的凋亡。3PＲOTAC技术的开端———多肽类PＲOTACsPＲOTACs技术的开发伊始是使用多肽来招募E3连接酶。Sakamoto等在2001年时将甲硫氨酸氨肽酶-2(MetAP2)的小分子抑制剂Ovalicin和10-AA大小的IkBα磷酸肽连接，得到第一个靶向蛋白质的嵌合分子Protac-1，见图2。IkBα可与SCFβ-TＲCP(SKP1-CUL1-F-box蛋白)E3泛素连接酶复合体中的β-TＲCP结合，泛素小分子被拉至MetAP2表面使其发生多聚泛素化，并以Protac-1依赖性方式降解。至此，PＲOTACs这个概念被正式提出，但由于这些早期的PＲOTACs缺乏细胞渗透性，不能应用到药物领域。而且Ovalicin与MetAP2以共价方式结合，限制了PＲOTACs特有的催化性能。此后不久，利用相同的E3泛素连接酶配体，该组又设计了以雌二醇为基础靶向雌激素受体(EＲα)的磷酸肽Protac-2，成功诱导降解了EＲα。为了解决缺乏细胞渗透性的问题，Sakamoto等又用显微注射的方法将双氢睾酮(DHT)为基础的磷酸肽Protac-3导入HEK293细胞，证明了PＲOTACs在哺乳动物细胞中降解雄激素受体(AＲ)的能力。

结语

目前，ＰＲＯＴＡＣｓ因其特异性较高的靶向降解功能以及良好的安全性，已成为药物研究的热点，通过利用细胞本身存在的泛素－蛋白酶体系统可逆地降解靶蛋白，避免了因靶蛋白基因位点突变引起的耐药现象，也解决了部分致癌蛋白因缺乏合适位点而无法取得小分子抑制剂的问题。

参考文献

［1］PAIKYK，JEONGSK，OMENNGS，etal．Thechromosome-centrichumanproteomeprojectforcatalogingproteinsencodedinthegenome［J］．NatBiotechnol，2012，30(3):221－223．

［2］赵海娜，彭玉兰，骆洪浩，等．乳腺影像报告数据系统超声图像特征预测乳腺癌风险的ｌｏｇｉｓｔｉｃ模型及诊断效能研究［Ｊ］．华西医学，２０１５，３０（１２）：２２４９－２２５３．