PROTAC（PROteolysis TArgeting Chimera）
靶点鉴定（Target identification）
2024年4月25日，清华大学药学院饶燏团队在Advanced Science上发表了题为“Degradation-Based Protein Profiling: A Case Study of Celastrol”的研究性论文。在这项研究中，作者结合了PROTAC技术与蛋白质组学技术，系统性地提出了全新的靶点鉴定策略——基于降解的蛋白质分析（Degradation-Based Protein Profiling，DBPP），并将其应用于中药活性成分雷公藤红素的靶点鉴定（图1）。通过使用一整套PROTAC工具箱，作者成功鉴定了雷公藤红素的三个已知靶点PI3Kα、IKKβ、CIP2A以及三个潜在新靶点CHK1、OGA、ERCC6L，证明了该策略的强大能力。DBPP策略是PROTAC技术在靶点鉴定领域的新应用，为解决领域内关键问题提供了新方法。
图1 ABPP与DBPP对比模式图
首先，研究者们基于雷公藤红素的构效关系研究构建了相应的PROAC化合物库（图2）。综合考虑细胞表型、linker的长度及类型等多个因素，他们挑选出由四个PROTAC分子组成的靶点鉴定工具箱。
随后，他们分别对工具箱中的PROTAC分子进行了TMT标记的定量蛋白质组学实验（图3）。综合组学分析结果与雷公藤红素的生物学功能，他们初步挑选了包括PI3Kα、IKKβ、CHK1、OGA、NEK7、DCAF16在内的六个潜在靶点。通过对上述靶点的初步验证，他们进一步聚焦于PI3Kα、IKKβ、CHK1和OGA的研究。在此过程中，他们发现不同的分子对不同的靶蛋白表现出了一定程度的降解选择性，该结果与实验设计的初衷相符合。
接着，他们对上述靶点开展了进一步的验证工作。他们先通过两个已知靶点PI3Kα、IKKβ建立了一套适用于DBPP的评估体系，其中包括靶蛋白降解普适性的验证、降解机制的验证、三元复合物形成的验证以及雷公藤红素与靶蛋白之间直接相互作用的验证。并将该体系成功应用于新靶点CHK1和OGA的研究。
最后，他们对DBPP策略进行了两个方面的优化。通过综合分析降解组学和IP组学以及引入混合分子蛋白质组学的方式，他们进一步提高了该策略的效率及准确性。
综上，研究者在该工作中将PROTAC技术与多种蛋白质组学技术相结合，提出并进一步优化了DBPP非共价靶点鉴定新策略，该策略不仅适用于天然产物的靶点鉴定，还可用于现有药物分子的脱靶研究以及老药新用。通过与现有的靶点鉴定策略相互补充，DBPP有望推动药学领域的发展。
作者：NZH
