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PROTAC作用机制

发布时间:2023-04-08

PROTAC通过劫持靶蛋白和E3酶形成三元复合物,诱导蛋白-蛋白间的交互作用,使靶蛋白泛素化,从而被体内的26S蛋白酶体所识别,降解为碎裂的肽片段。在该过程中,PROTAC不会被降解,还可以继续参与该过程。

PROTAC作用特性和优势

事件驱动(event driven,而非占位驱动(occupancy driven

无论是小分子抑制剂,还是大分子抗体,都需要持续占据靶蛋白的活性位点以阻断功能,属于占位驱动。这就需要药物满足:足够大的剂量,使靶点饱和;足够长的半衰期,能持续抑制;足够高的亲和力,抢得过原装(配体/受体)。因此,小分子药物常常面临诸如:剂量大、副作用大;亲和力太高,容易导致脱靶毒性、靶点突变/过表达,出现耐药性,等问题。

除了作用靶点广以外,PROTAC的价值远不止于此。它还有着诸多优势。

1、成药性高

PROTAC技术,之所以被称为破解不可成药靶点神器,正因为它能攻克传统药物难以成药的靶点。

PROTAC能将靶点从无成药性变成有成药性。人体细胞中约有80%的蛋白缺乏酶活性或者表面缺乏成药位点的蛋白,而PROTAC可以捕捉到这些难以成药的蛋白,并进行降解。

例如2020410日,至今30多年无靶向KRAS的药物获批上市的、被药界称为不可成药的靶点KRAS,被Crews团队攻克了:开发了降解KRASG12C突变体的PROTAC分子LC-2,能快速降解不同纯合体和杂合体肿瘤细胞中的KRASG12C,是报道的首个可以降解内源性KRASG12C的化合物。

2、耐药性

由于点突变的存在,一些激酶的小分子抑制剂经常产生耐药性,失去对靶蛋白的抑制作用,而PROTAC技术可以直接将靶蛋白降解,可以避免这一问题。

例如,20193月,清华大学药学院饶燏教授及团队在体内试验中证明,利用PROTAC技术降解多种突变型BTK蛋白,能够有效抑制治疗慢性淋巴细胞白血病等B细胞癌的全球知名BTK抑制剂依鲁替尼耐药性。

3、多种给药途径

传统的小分子药物主要以口服为主,但PROTAC技术可以满足不同患者的需求,可口服给药、也可注射,避免了因长期静脉注射带来的心血管负担。

4、用量小,毒性和药物抗性低

这个过程类似于催化反应,药物又可以重复利用,抑制目标蛋白并不需要等摩尔量的药物,使用催化剂量即可达到效果,无须足够大的剂量使靶点饱和,所以对PROTAC的活性要求也许不需很高,可选择性高,而且无须足够长的半衰期即可持续抑制。

此外,PROTAC小分子还有清除蛋白堆积,以及可以在蛋白表达、修饰后选择性降解同一基因表达的不同蛋白等优势。