今天分享一篇发表在Angew上的文章：Phenyl-Glutarimides: Alternative Cereblon Binders for the Design of PROTACs，通讯作者是来自St. Jude儿童研究医院的Zoran Rankovic教授，课题组的研究方向是药物化学和靶向蛋白降解。
蛋白水解靶向嵌合体（PROTACs）是能够诱导靶向蛋白质降解的分子，它能够将靶蛋白拉近E3泛素连接酶以诱导蛋白质泛素化，然后进行蛋白酶体降解。经典的PROTAC分子由三个不同的结构基序组成：一个与感兴趣的蛋白质结合，另一个与E3连接酶复合物结合，以及一个将两者连接在一起linker。该领域的突破性进展是在2015年Crews和Bradner实验室独立报道了CRBN依赖的BRD4蛋白降解PROTAC分子——基于沙利度胺的ARV825和dBET1。然而，在dBET1处理细胞24小时后，观察到BRD4 蛋白的少量恢复，这是因为沙利度胺是不稳定的，它在pH 6-8时邻苯二甲酰亚胺环发生水解。因此，本文作者的目标是发现具有更高化学稳定性和配体效率的新型CRBN binder，并使用它们设计具有更高效率的新型溴结构域和末端外（BET）PROTAC分子。首先作者研究了沙利度胺与CRBN-DDB1复合物的共晶结构，发现该分子的邻苯二甲酰亚胺部分并未埋在结合口袋内，而是暴露在蛋白质表面上，于是作者预测将其修改为苯基戊二酰亚胺（PG）的结构，提高其与Pro354的相互作用，使其苯基结合在口袋深处。根据该模型，苯基类似物不仅会保留 CRBN亲和力，而且由于替换了易水解的邻苯二甲酰亚胺基团，并减少了戊二酰亚胺环的活化，因此还改善了化学物的稳定性。
为了验证这一假设，作者合成了PG化合物和相关的PROTAC分子，并比较了它们和沙利度胺和其它几个免疫调节酰亚胺类药物（IMiDs）的CRBN结合亲和力、稳定性和物理化学性质。研究发现，通过改造后的PG类药物显示出类似的CRBN结合亲和力、水溶解度和细胞通透性，并且具有更高的配体效率（ligand efficiency, LE = 0.48-0.64）。此外，PG类化合物在小鼠和人肝微粒体中的代谢稳定性普遍较高（t1/2 >15 h）。随后，作者测试了 CRBN binder在细胞培养基中的化学稳定性，发现6小时后只有20%的沙利度胺残留。相比之下PG 衍生物几乎没有降解，半衰期超过 24 小时。在细胞抗增殖活性筛选中，作者发现了最有效的分子——PG PROTAC 4c (SJ995973)，它可在皮摩尔浓度 (IC50 = 3 pM) 下抑制人急性髓性白血病MV4-11 细胞的活力。
综上所述，本文报道了PG衍生物在CRBN导向的PROTAC设计中的作用。
本文作者：MB
责任编辑：LYP
原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202108848
原文引用：DOI：10.1002/anie.202108848
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