分享一篇发表在Journal of the American Chemical Society上的文章，题目为“Development of FBXO22 Degraders and the Recruitment Ligand 2-Pyridinecarboxyaldehyde (2-PCA)”，通讯作者是来自斯坦福大学的Nathanael S. Gray教授和来自哈佛大学的Benjamin L. Ebert教授，研究方向为蛋白抑制剂的开发和蛋白靶向降解技术。

靶向蛋白降解是一种有前景的治疗策略，其核心步骤在于诱导E3泛素连接酶和目标蛋白之间形成相互作用。但目前蛋白降解技术仍主要依赖于CRBN或VHL等传统的E3连接酶，它们在不同的降解场景或细胞类型中偶尔表现较差，因此需要发展新的可结合配体的E3连接酶，以拓展TPD技术的应用潜力。

FBXO22是一种E3泛素连接酶，其mRNA水平在多种人类肿瘤组织中都鉴定为上调。本文作者报道了一种选择性FBXO22降解子及其靶向配体2-PCA。最初FBXO22的降解是从作者此前合成的一种PROTAC分子的副产物中发现的，在该PROTAC分子中，除了CRBN招募基团和间隔基团后，伯胺发挥了靶向FBXO22的作用。在测试了不同的E3连接酶配体后，成功优化出一种利用VHL的降解子结构，该降解子能够在短短5 h内实现FBXO22的高效降解，并且通过WB和全蛋白质组的质谱数据中得出该降解子具有高效和高选择性的降解特点。

为了探究这一过程的降解机制，研究人员封闭了伯胺结构以及更改了VHL结合结构域的手性，发现VHL结合以及伯胺基团都对降解起到了不可或缺的作用。尽管此前有研究表明细胞培养过程中的FBS中的胺氧化酶能够将伯胺转化为醛基，作者在添加胺氧化酶抑制剂和无血清培养基中，均未观察到FBXO22的降解。作者结合先前报道过的将蛋白上的醛结合位点Cys突变后，发现降解现象消失，证明了以上猜想的正确性。即靶向FBXO22的原理为，伯胺基团代谢为醛基后，活性醛基和Cys362位形成共价的硫缩醛结构，从而稳定三元复合物。

由此推及到FBXO22的自降解子，即使用简单的二伯胺结构，己烷-1,6-二胺，作者能够实现基于醛基转化机制且高度依赖于碳链linker长度的FBXO22自降解过程。

接下来，为了优化出一种更优的反应弹头，作者测试了几种半胱氨酸反应warhead，包括氯乙酰胺、丙烯酰胺等，最终发现吡啶甲醛2-PCA的效果最好，能够诱导最为显著的蛋白降解。随后，作者使用两种吡啶醛的类似物进行竞争，发现能够消除降解效果，证明了该官能团对于FBXO22结合的关键作用。作者通过分子对接发现，在326位Cys的结合位点附近，存在一个邻近的390Y残基，将该残基突变后，发现降解效果同样消失，说明Tyr对于吡啶醛对Cys的反应起到不可或缺的作用。作者将这一结构应用于BRD4和CKD12的靶向降解中，均表现出良好的效果。

总的来说，本文作者发现了一种新型的PROTAC降解子，能够靶向E3连接酶FBXO22，并解析了2-PCA吡啶甲醛结构作为一种募集warhead所发挥作用的分子机制，拓展了蛋白质靶向降解的工具箱。

本文作者：SHL

责任编辑：WYQ

DOI：10.1021/jacs.5c14141

原文链接：https://doi.org/10.1021/jacs.5c14141