BCL6 小分子的類 PROTAC 的功能介紹
靶向蛋白降解技術已越來越多的應用于各種疾病靶點，其中最火熱的要算 PROTAC 了，我們在《干貨丨藥界新寵—— LYTAC 與靶向蛋白降解技術》一文中，已給大家介紹了包括 PROTAC、LYTAC 在內的龐大的蛋白降解家族，最近一個平平無奇的小分子，竟然也發揮了類 PROTAC 的誘導蛋白降解作用，是噱頭還是事實呢？趕快跟隨小編一探究竟吧~~
圖示摘要：來自作者 Jonas Koeppel (Ph. D., Department of Medical Oncology, Dana-Farber Cancer Institute) 的 Twitter
雜合雙功能降解技術 (PROTAC，靶蛋白配體-Linker-E3 連接酶配體組成的“三體”聚合物) 已被用于多種疾病相關靶點的降解劑開發，包括激酶、核受體和表觀遺傳酶等 (PROTAC 知多少)。但是，仍有蛋白對 PROTAC 顯示出抗性，如 B 細胞淋巴瘤 6 蛋白 (BCL6)。William McCoull 等人在 2018 年發表的研究中闡明，他們開發的 BCL6 的抑制劑以及 PROTAC 小分子盡管可以有效降解 BCL6，但降解不完全，且未能有理想的細胞表型結果。
BCL6 蛋白是多種淋巴瘤 (非霍奇金淋巴瘤，濾泡性淋巴瘤以及彌漫性 B 細胞淋巴瘤 (DLBCL)) 治療的有效潛在靶點。BCL6 蛋白作為一種轉錄抑制因子，可促進濾泡生發中心 B 細胞 (濾泡性淋巴瘤的起源) 的快速擴張。在生發中心 B 細胞中，當 BCL6 蛋白高表達時，p53 抑癌基因幾乎是缺失的。因此抑制 BCL6 可促進 p53 的表達，從而保護 Ｂ 細胞不受由 DNA 破壞導致的細胞自殺的影響。
近日，MCE 客戶美國哈佛大學 Eric S. Fischer 和 Benjamin L. Ebert 團隊在 Nature 發表了題為 Small-molecule-induced polymerization triggers degradation of BCL6 的文章，發現小分子 BI-3802 竟起到了類似 PROTAC 的蛋白降解作用，BI-3802 誘導蛋白聚集，通過泛素——蛋白酶體途徑實現蛋白降解。
■ BI-3802 誘導特異性的 BCL6 降解，不改變 mRNA 的表達
BI-3802 在不影響 BCL6 mRNA 水平的情況下，降低蛋白豐度并誘導其降解。該作用是通過靶向 BCL6 蛋白的 BTB (Bric-à-brac) 區域實現的。通過比較泛素——蛋白酶體途徑中 E1 激活酶 (UBA1)、E3 連接酶 (NEDD8) 以及蛋白酶體的抑制劑作用發現，BI-3802 降解蛋白的機制是由非 Cullin E3 泛素連接酶介導的。
圖 1. BI-3802 特異性誘導 BCL6 蛋白降解
（MLN4924 購自 MedChemExpress）
(這里貼心的給大家回憶下泛素——蛋白酶體途徑是個什么東東。可戳我們的歷史前情提要《干貨 | PROTAC 知多少》：泛素化的過程是泛素激活酶 (E1)，泛素結合酶 (E2)、泛素連接酶 (E3) 的三酶級聯反應過程。靶蛋白被泛素 (多肽) 標記，然后被蛋白酶體識別和降解。)
圖 2. PROTAC 以及泛素——蛋白酶體途徑
■ BI-3802 誘導細胞內的 BCL6 “病灶” (蛋白聚集)
BI-3802 處理細胞后，觀察到原本應是單分散粒子的 BCL6 蛋白竟然形成了規則的、絲狀的、“正弦”結構的“病灶”。BI-3802 誘導的該“病灶”是可逆的，并發現 Tyr58、Arg28、Glu41、Cys84 和 Gly55 是蛋白聚集和藥物結合的重要位點。
(BI-3812 是 BI-3802 類似物，競爭性結合 BCL6 的 BTB 結構域，可有效抑制 BI-3802 誘導的 BCL6 “病灶”，但不能誘導 BCL6 蛋白的降解。)
■ E3 連接酶 SIAH1 降解 BI-3802 誘導的 BCL6 “病灶”
SIAH1 E3 泛素連接酶通過作用 BCL6 蛋白的 VxP 基序 (位于 BCL6 的 249-251 殘基)，降解 BI-3802 誘導聚集的蛋白。BI-3802 促進了 BCL6 蛋白和 SIAH1 之間的相互作用 (EC50= 640 nM)，加速 BCL6 蛋白的泛素化和降解。
(進行細胞對 BI-3802 的抗性篩選，發現 SIAH1 是唯一的顯著差異基因。野生型 SIAH1 過表達不僅增強 BI-3802 誘導的 BCL6 降解，也會明顯降低內源性的 BCL6 蛋白豐度，表明 SIAH1 也是內源性 BCL6 蛋白降解的依賴途徑。)
圖 3. SIAH1 降解 BI-3802 誘導的 BCL6 蛋白聚集
這些發現代表了一種新的小分子誘導的蛋白降解機制，即藥物可誘導蛋白聚集隨后進入泛素——蛋白酶體途徑降解。先前的研究表明，抑制 BCL6 蛋白或通過 PROTAC 降解 BCL6 會導致對下游靶點的抑制不足，因此只有輕微的抗增殖作用。BI-3802 獨特的作用機制克服了這些限制，并有助于改善功效。不僅如此，BI-3802 的抗增殖和抑制轉錄作用可與使用 CRISPR-Cas9 敲除 BCL6 基因效果相媲美。
小編寄語：小分子降解蛋白，不需要借助 PROTAC 技術連接 E3 連接酶，竟然也可以實現，又是漲知識的一天，真是有趣又了不起的研究，恭喜客戶大作發表，也期待更多的突破。(文章中使用的 MLN4924 購自 MCE)
原文鏈接：DOI: 10.1038/s41586-020-2925-1.
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參考文獻
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1. McCoull, W. et al. Development of a novel B-cell lymphoma 6 (BCL6) PROTAC to provide insight into small molecule targeting of BCL6. ACS Chem. Biol. 2018. 13, 3131–3141.
2. Hatzi, K. & Melnick, A. Breaking bad in the germinal center: how deregulation of BCL6 contributes to lymphomagenesis. Trends Mol. Med. 2014. 20, 343–352.
3. Ryan T Phan, et al. The BCL6 proto-oncogene suppresses p53 expression in germinal-centre B cells. Nature. 2004 Dec 2; 432 (7017): 635-9.
4. Leandro C Cerchietti, et al. A small-molecule inhibitor of BCL6 kills DLBCL cells in vitro and in vivo. Cancer Cell. 2010 Apr 13;17(4):400-11.
