蛋白水解靶向嵌合体（PROTAC）通过选择性蛋白水解提供了一种针对各种疾病的潜在有效策略。如何提高PROTAC的疗效仍然具有挑战性。2025 年 5 月 23 日，南方科技大学饶海、中国科学院深圳先进技术研究院房丽晶共同通讯在Nature Communications上在线发表题为“Linker-free PROTACs efficiently induce the degradation of oncoproteins”的研究论文。研究探讨了接头的必要性，它被认为是异双功能PROTAC不可或缺的一部分。

采用基于单个氨基酸的降解信号，研究发现接头不是PROTACs的必需特征。值得注意的是，无接头的PROTAC，Pro-BA在降解EML4-ALK和抑制肺癌细胞生长方面表现出优于其携带接头的PROTAC的功效，因为Pro-BA诱导靶标与E3泛素连接酶之间更强的相互作用。Pro-BA是一种水溶性口服降解剂，可显著抑制异种移植小鼠模型中的肿瘤生长。BCR-ABL降解剂的开发进一步验证了这种无接头PROTAC策略的广泛适用性。研究引入了PROTACs的设计范式，可能促进更高效的治疗性降解剂的发展。

靶向蛋白质降解（TPD）技术提供了一种很有前途的方式，可以通过利用细胞蛋白质降解机制来消除致病蛋白质。蛋白水解靶向嵌合体（PROTAC）和分子胶（MG）代表了最普遍的前沿TPD方法，并已用于临床应用。典型的PROTAC以模块化方式组装，通过中间的接头将目标蛋白（POI）的配体连接到E3泛素连接酶结合部分。作为异双功能剂，PROTAC使所需靶标受到E3介导的泛素化和随后的蛋白酶体降解。连接子部分被认为是必要的，并且可能作为促进生产反应的关键间隔物。这种模块化设计允许灵活和定制设计，尽管与传统的小分子药物相比，它通常会导致更大的分子量。相比之下，MG降解剂往往要小得多，分子量低于500Da，符合类药特性的Lipinski五法则。然而，MG的发现往往依赖于偶然性，并且缺乏完善的设计框架。因此，为小型但高效的降解剂建立合理和模块化的设计原则仍然是TPD领域的一个主要挑战。

虽然大多数PROTAC（~90%）都采用了CRBN或VHLE3泛素连接酶的降解信号，但开发了一系列基于单氨基酸的PROTAC，称为AATac。第一个基因定义的泛素介导的蛋白水解途径是N端规则途径，它将蛋白质的半衰期与其N端（即N-degron）的特异性氨基酸残基联系起来。UBR家族E3泛素连接酶识别碱性氨基酸和大体积疏水残基。CTLHE3连接酶复合物可以选择带有N端残基的底物，用于泛素化和降解。ZYG11B和ZER1作为Cullin2环E3泛素连接酶（CRL2）的接头，可识别N端Gly、Cys、Ala、Ser和Thr。利用N端规则通路，这些AATacs可在体外和体内有效触发靶向蛋白质降解并抑制癌细胞生长。

虽然靶蛋白和E3连接酶的配体在PROTAC开发中的功能已明确定义，但接头似乎在很大程度上是早期开创性PROTAC研究中的重要间隔区，并且仍然是PROTAC设计不可或缺的一部分。然而，连接子的有效类型和长度很难预测，并且通常是通过反复试验采用的，在时间、金钱、精力和潜在的技术障碍方面存在巨大的成本。连接子的加入也增加了PROTAC的大小，经常将其推高到500Da以上，并违反了Lipinski的5法则，这是药物疗效的一个主要问题。PROTAC是否总是需要接头？在PROTAC设计中，开发一种简化甚至绕过费力的连接子优化过程的策略是非常可取的。最近的研究探索了可与E3连接酶共价结合的化学部分与POI的各种配体结合的应用，无需接头即可降解其靶标。由于几种基于氨基酸的PROTAC与短PEG接头配合良好，因此研究者试图进一步描述AATacs对接头的要求。

在此，研究通过将N-degron直接连接到各种癌蛋白（包括EML4-ALK和BCR-ABL）的配体来开发无接头的PROTAC。研究发现这些最小的AATacs可以有效地诱导各种致癌激酶的降解。在深入分析中，无接头的Pro-BA分子在底物结合、泛素化和降解、细胞生长抑制和抗肿瘤功效方面表现出优于带有三个PEG单元的Pro-PEG3-BA。通过改变N-degrons与不同配体的偶联，研究开发了具有广泛适用性的小（~500Da）多功能降解剂，使其成为适用于不同治疗靶点的有前途的策略。

图1 靶向BCR-ABL的无接头降解剂的表征（摘自Nature Communications）

参考消息：https://doi.org/10.1038/s41467-025-60107-7

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