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【PROTAC】新药开发系列(五)降解AR的“整体小分子”设计

已有 885 次阅读 2019-3-2 12:21 |个人分类:PROTAC|系统分类:论文交流| protac, 蛋白降解, 泛素化, 雄激素受体, protacs

前面三篇文章介绍了CraigM. Crews等人在200120032004年的开创性工作。他们合理地利用与泛素连接酶E3体系SCFSkp1-Cullin-Fbox)、VonHippel-Lindau tumor suppressorproteinVHL)与甲硫氨酰氨肽酶2MetAP2)、雌雄激素受体(ERAR抗免蛋白FKBP12FK506bindingprotein)的激动和抑制剂,设计合成了用于降解MetAP2ERARFKBP12PROTAC分子。蛋白试验验证了PROTACs可快速降解目标蛋白。

1PROTAC泛素化降解机制

但以前的PROTAC均使用了多肽,虽然已经可以透过细胞膜,但多肽PROTAC本身分子量高、且肽键不稳定,导致合成、纯化和稳定性方面的诸多问题。为了克服这一系列问题,研究者采用了“整体小分子”的PROTAC设计。

“整体小分子”PROTAC设计是一端采用了选择性雄激素受体调节剂(SARM)如图2中的分子,Ki=4nM,一种非甾体AR配体;另一端利用了另一个E3体系MurineDouble Minute 2MDM2)抑制剂Nutlin,如图3中的分子,IC50=90nM

2 ARSARM的结合模式

2中的红色圈,显示了SARMPEGLinker连接的位置。图3中的红色圈,则显示了NutlinPEGLinker连接的位置,环酰胺的N处。

3 MDM2Nutlin的结合模式

MDM2是一个已知的抗癌靶蛋白,其抑制剂作用机制是是竞争性结合在其与p53结合的位置(如图4Nutlinp53MDM2结合在同一位点),从而阻止p53被泛素化标记,使得p53不被蛋白酶体降解。

4 MDM2(绿色)与Nutlin(白色)和p53(紫色)的结合模式

到目前为止,MDM2的抑制剂还未有获批上市的。推进最快的两个化合物是RG7112RO5045337也只是完成了一期临床,如图5。国内江苏亚盛医药的MDM2抑制剂在20177月获CFDA一期临床批件。

5 MDM2抑制剂研究进展

研究者采用图6的路线合成了“整体小分子”PROTAC。接下来使用10μMPROTACHela细胞在37℃下共孵育。7小时后制备细胞裂解物,通过SDS-PAGE分离,并转移到硝酸纤维素膜上,使用AR抗体评估Western印迹以确定AR蛋白水平。

6“整体小分子”PROTAC的合成路线

试验结果显示,与空白试验对比,用PROTAC处理的细胞中AR明显降低(图7)。为了验证PROTAC诱导雄激素受体降解是通过蛋白酶体途径,研究者用10μM蛋白酶体抑制剂环氧酶素预处理细胞1小时,然后进行空白试验和PROTAC降解试验。结果如图7所示,PROTAC介导的降解具有蛋白酶体依赖性,环氧酶素与PROTAC竞争性结合AR,导致AR降解减少。

7 “整体小分子”Protac降解AR的效果


下一周,将和大家分享一篇PROTAC设计的综述:Designand Applications of Bifunctional Small Molecules: Why Two Heads AreBetter Than One,敬请关注分迪科技微信公众号。


参考文献

1. Schneekloth,A. R.; Pucheault, M.;Tae, H. S.; Crews, C. M., Targeted intracellularprotein degradation induced by a small molecule: En route to chemicalproteomics. Bioorg Med Chem Lett 2008, 18(22), 5904-8.


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PROTAC蛋白降解药物【前世今生】系列

1、蛋白降解靶向嵌合体(PROTAC)新药开发系列【一】

2、【PROTAC】新药开发系列(二)降解MetAP2

3、【PROTAC】新药开发系列(三) 降解雌、雄激素受体

4、【PROTAC】新药开发系列(四) 透膜降解AR和FKBP12


欢迎阅读成功案例

1、千里姻缘一线牵:设计PROTAC治疗纤维化疾病

2、“解密”纳米材料包载药物的机制:分子模拟研究嵌段共聚物包载多西他赛

3、食品加工工艺机制研究: 高密度CO2诱导肌球蛋白自组装(上)



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