图示摘要：来自作者 Jonas Koeppel (Ph. D., Department of Medical Oncology, Dana-Farber Cancer Institute) 的 Twitter
杂合双功能降解技术 (PROTAC，靶蛋白配体-Linker-E3 连接酶配体组成的“三体”聚合物) 已被用于多种疾病相关靶点的降解剂开发，包括激酶、核受体和表观遗传酶等。但是，仍有蛋白对 PROTAC 显示出抗性，如 B 细胞淋巴瘤 6 蛋白 (BCL6)。William McCoull 等人在 2018 年发表的研究中阐明，他们开发的 BCL6 的抑制剂以及 PROTAC 小分子尽管可以有效降解 BCL6，但降解不完全，且未能有理想的细胞表型结果。
BCL6 蛋白是多种淋巴瘤 (非霍奇金淋巴瘤，滤泡性淋巴瘤以及弥漫性 B 细胞淋巴瘤 (DLBCL)) 治疗的有效潜在靶点。BCL6 蛋白作为一种转录抑制因子，可促进滤泡生发中心 B 细胞 (滤泡性淋巴瘤的起源) 的快速扩张。在生发中心 B 细胞中，当 BCL6 蛋白高表达时，p53 抑癌基因几乎是缺失的。因此抑制 BCL6 可促进 p53 的表达，从而保护 Ｂ 细胞不受由 DNA 破坏导致的细胞自杀的影响。
近日，MCE 客户美国哈佛大学 Eric S. Fischer 和 Benjamin L. Ebert 团队在Nature发表了题为Small-molecule-induced polymerization triggers degradation of BCL6 的文章，发现小分子 BI-3802 竟起到了类似 PROTAC 的蛋白降解作用，BI-3802 诱导蛋白聚集，通过泛素——蛋白酶体途径实现蛋白降解。
■BI-3802 诱导特异性的 BCL6 降解，不改变 mRNA 的表达
BI-3802 在不影响 BCL6 mRNA 水平的情况下，降低蛋白丰度并诱导其降解。该作用是通过靶向 BCL6 蛋白的 BTB (Bric-à-brac) 区域实现的。通过比较泛素——蛋白酶体途径中 E1 激活酶 (UBA1)、E3 连接酶 (NEDD8) 以及蛋白酶体的抑制剂作用发现，BI-3802 降解蛋白的机制是由非 Cullin E3 泛素连接酶介导的。
图 1. BI-3802 特异性诱导 BCL6 蛋白降解（MLN4924 购自 MedChemExpress）
(这里贴心的给大家回忆下泛素——蛋白酶体途径是个什么东东：泛素化的过程是泛素激活酶 (E1)，泛素结合酶 (E2)、泛素连接酶 (E3) 的三酶级联反应过程。靶蛋白被泛素 (多肽) 标记，然后被蛋白酶体识别和降解。)
图 2. PROTAC 以及泛素——蛋白酶体途径
■BI-3802 诱导细胞内的 BCL6 “病灶” (蛋白聚集)
BI-3802 处理细胞后，观察到原本应是单分散粒子的 BCL6 蛋白竟然形成了规则的、丝状的、“正弦”结构的“病灶”。BI-3802 诱导的该“病灶”是可逆的，并发现 Tyr58、Arg28、Glu41、Cys84 和 Gly55 是蛋白聚集和药物结合的重要位点。
(BI-3812 是 BI-3802 类似物，竞争性结合 BCL6 的 BTB 结构域，可有效抑制 BI-3802 诱导的 BCL6 “病灶”，但不能诱导 BCL6 蛋白的降解。)
■E3 连接酶 SIAH1 降解 BI-3802 诱导的 BCL6 “病灶”
SIAH1 E3 泛素连接酶通过作用 BCL6 蛋白的 VxP 基序 (位于 BCL6 的 249-251 残基)，降解 BI-3802 诱导聚集的蛋白。BI-3802 促进了 BCL6 蛋白和 SIAH1 之间的相互作用 (EC50= 640 nM)，加速 BCL6 蛋白的泛素化和降解。
(进行细胞对 BI-3802 的抗性筛选，发现 SIAH1 是唯一的显著差异基因。野生型 SIAH1 过表达不仅增强 BI-3802 诱导的 BCL6 降解，也会明显降低内源性的 BCL6 蛋白丰度，表明 SIAH1 也是内源性 BCL6 蛋白降解的依赖途径。)
图 3. SIAH1 降解 BI-3802 诱导的 BCL6 蛋白聚集
这些发现代表了一种新的小分子诱导的蛋白降解机制，即药物可诱导蛋白聚集随后进入泛素——蛋白酶体途径降解。先前的研究表明，抑制 BCL6 蛋白或通过 PROTAC 降解 BCL6 会导致对下游靶点的抑制不足，因此只有轻微的抗增殖作用。BI-3802 独特的作用机制克服了这些限制，并有助于改善功效。不仅如此，BI-3802 的抗增殖和抑制转录作用可与使用 CRISPR-Cas9 敲除 BCL6 基因效果相媲美。
小编寄语：小分子降解蛋白，不需要借助 PROTAC 技术连接 E3 连接酶，竟然也可以实现，又是涨知识的一天，真是有趣又了不起的研究，恭喜客户大作发表，也期待更多的突破。
原文链接：DOI: 10.1038/s41586-020-2925-1.
相关产品
高效的 BCL6 抑制剂，能够抑制 BCL6 的 BTB 结构域，IC50值 ≤3 nM，具有抗肿瘤活性。
有效的，可逆的蛋白酶体 (proteasome) 抑制剂，IC50为 100 nM；能有效阻断 26S 蛋白酶体复合物的蛋白水解活性；一种肽醛，是自噬 (autophagy) 激活剂；还诱导凋亡 (apoptosis)。
BCL6 抑制剂
BCL6 是一种转录抑制因子，是多种淋巴瘤 (非霍奇金淋巴瘤，滤泡性淋巴瘤以及弥漫性 B 细胞淋巴瘤) 治疗的有效潜在靶点。
参考文献
1. McCoull, W. et al. Development of a novel B-cell lymphoma 6 (BCL6) PROTAC to provide insight into small molecule targeting of BCL6. ACS Chem. Biol.2018. 13, 3131–3141.
2. Hatzi, K. & Melnick, A. Breaking bad in the germinal center: how deregulation of BCL6 contributes to lymphomagenesis. Trends Mol. Med.2014. 20, 343–352.
3. Ryan T Phan, et al. The BCL6 proto-oncogene suppresses p53 expression in germinal-centre B cells. Nature. 2004 Dec 2; 432 (7017): 635-9.
4. Leandro C Cerchietti, et al. A small-molecule inhibitor of BCL6 kills DLBCL cells in vitro and in vivo. Cancer Cell. 2010 Apr 13;17(4):400-11.
网友评论