近日，结构药理学与中药化学生物学研究所（实验室）在化学预印本平台ChemRxiv在线发布了题为“Identification of PLK1 as the Target of Tubocapsenolide A for the Activation of Colorectal Cancer Ferroptosis by PROTAC Technology”的研究成果（https://doi.org/10.26434/chemrxiv-2024-0gmkw）。本研究是应用课题组创立的（中药）靶向降解组学方法鉴定中药活性成分靶点的又一成功案例，进一步证明了该技术的通用性。沈阳药科大学无涯创新学院博士后杨月影和刘洋、博士生梁静、南京市中医院王璐副教授、华中科技大学附属协和医院张红艳博士后为本文的共同第一作者；福建中医药大学药学院李华教授、沈阳药科大学无涯创新学院陈丽霞教授、美国哈佛大学医学院魏文毅教授、华中科技大学附属协和医院王征教授和南京市中医院肛肠科主任医师樊志敏为本文共同通讯作者。
结直肠癌(CRC)是全球第三大常见恶性肿瘤，已成为巨大的健康威胁，其中90%的CRC死亡与耐药和肿瘤复发直接相关，因此，迫切需要更多能够有效治疗结直肠癌的药物。
Tubocapsenolide
A (TA)是从闽台特色中草药龙珠中分离出的一种主要睡茄交酯类成分，对于多种肿瘤，尤其是CRC显示出强大的抗肿瘤活性。团队前期研究发现，TA能够抑制HCT116和DLD-1细胞来源的小鼠异种移植瘤的生长，延缓肿瘤进展，并维持小鼠体重，在治疗效果和安全性方面均优于奥沙利铂。与化疗药物奥沙利铂和5-氟尿嘧啶相比，TA对于患者来源的类器官表现出更强的抗结直肠癌活性，包括对奥沙利铂和5-氟尿嘧啶强烈耐药的类器官。因此，本研究希望通过系统的靶点鉴定研究识别TA的潜在靶点，从而更准确、全面地探索TA治疗CRC的潜在分子机制。
通常来说，中药成分及天然产物的药效是通过与多个靶点的相互作用来实现的，它们与靶蛋白的亲和力并不一定很强，这种作用机制的复杂性为其靶点鉴定带来很大挑战。现有的靶点鉴定方法对于弱亲和力靶点的鉴定具有出一定的局限性。基于PROTAC技术的靶点鉴定并不要求靶点和化合物之间的强结合，而是依赖于靶点-PROTAC-E3连接酶三元复合物的形成，以“事件驱动”和“循环催化”的模式诱导弱亲和力靶标的降解。
自从李华/陈丽霞教授等首次提出利用PROTAC技术结合定量蛋白质组学以鉴定中药成分靶点的“靶向降解组学”以来（Acta Pharmaceutica sinica B. 2022;12(11):4262-4265.），该方法得到了学术界的广泛关注和应用，已经有一系列运用PROTAC技术鉴定天然产物或临床药物靶点的成功例子（Advanced science 2024,11:e2308186；Nature Communications 2023,14: 3893； Joumal of Advanced Research 2023,S2090-1232(23)00318-1；Journal of Medicinal Chemistry 2023,66:11335-11350）。在本研究中,利用基于PROTAC技术的“靶向降解组学”靶点鉴定方法，PLK1被鉴定为TA的直接作用靶点。
在作用机制上，本研究发现PLK1为p53的细胞质锚定因子，以防止p53诱导CRC发生铁死亡。TA能竞争性地抑制PLK1-p53异二聚体形成，促进p53核转位，进而激活铁死亡；Arg135和Arg594是PLK1与TA相互作用的两个关键氨基酸残基。
本研究首次明确了PLK1在p53介导的铁死亡中的关键作用，发现TA是一种天然来源的铁死亡诱导剂、并阐明了其在CRC治疗中的新机制。本研究提示，PLK1-p53-铁死亡信号轴的激活可为结直肠癌的治疗提供新的策略。
用靶点蛋白质的火把照亮化合物的天空，在黑夜中寻找治愈人间的药物分子
