大家好，本周分享一篇发表在ACS Chemical Biology上的文章，文章的题目为“Recruitment to the Proteasome Is Necessary but Not Sufficient for Chemically Induced, Ubiquitin-Independent Degradation of Native Proteins”，本文的通讯作者是来自 The Herbert Wertheim UF Scripps Institute的Thomas Kodadek教授，其研究方向是化学生物学，特别强调转化研究。
靶向蛋白质降解（TPD）技术如PROTAC技术是一种极具吸引力的开发候选药物的策略。PROTAC降解蛋白的原理是通过招募E3泛素连接酶导致靶蛋白的多泛素化从而被蛋白酶体降解。这种策略要求靶蛋白上有合适构象的能被泛素化的赖氨酸残基，导致开发PROTAC需要对连接器进行广泛的优化。此外，对于肿瘤细胞来说，PROTAC的耐药性可以通过对E3连接酶的突变和下调来迅速产生。另一种可以代替的TPD策略是直接将靶蛋白招募到蛋白酶体，由于蛋白酶体几乎所有亚基都由必须基因编码，所以这种直接蛋白酶体降解物（DPDs）在肿瘤领域更具优势，这种领域的研究目前很少。本文建立了一种Hek293衍生细胞系，可以稳定表达一种带有flag标记的融合蛋白，该融合蛋白由蛋白酶体相关的Rpn13的N端结构域和HaloTag蛋白组成。这使得氯烷烃可以高选择共价结合Rpn13，进而被招募到蛋白酶体。作者首先验证了Rpn13(1-128)-HTP-FlAG可以与蛋白酶体结合，并且证明其半衰期为5h，足够用于TPD实验。然后，作者使用该细胞系和含有对应蛋白配体的Halo-DPD验证了BRD2和CDK9的靶向非泛素依赖降解。作者通过泛素激活抑制剂和cullin E3连接酶复合物类泛素化抑制剂证明该蛋白降解是泛素非依赖的，且蛋白降解活性会被蛋白酶体抑制剂bortezomib抑制。作者还用该体系探讨了DPD活性的两个问题。首先是连接体的长度原因，作者认为在DPD中，只要连接体的长度足以将蛋白“喂”到蛋白酶体的核心桶状腔中，进一步增加长度不会降低活性，与BRD2实验的数据吻合，而CDK9中过长的连接体导致细胞通透性降低，进而降低了烷基化效率，最终降解效率略有下降。其次作者还研究了DPD的蛋白底物选择性部分，作者发现虽然JQ1与BRD2，BRD3，BRD4均有相似的结合力，但只有BRD2被选择性降解，有趣的是，免疫共沉淀显示BRD4也会被招募到Rpn，这说明对非泛素依赖的蛋白降解来说，被招募到蛋白酶体是充分不必要。总的来说，本文建立了一种可以实现非泛素依赖的靶蛋白降解的细胞系，并研究了蛋白降解活性与连接体长度和蛋白底物选择性的问题。原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acschembio.4c00422DOI：10.1021/acschembio.4c00422
