Beyond PROTAC: 各种TACs

简单但较全面地介绍，PROTAC及其它各种Targeting Chimeras(TACs)，或者称为双功能分子。

内容来自各文章及网站，个人整理了图1，算是本文的概要。

(另外，写完后发现，ATTEC是单体分子，不属于TACs)

图1PROTAC及其它各种TACs

图2a/b是文章中总结相对较全的示意图。对比图1，图2a缺CHAMP及AbTAC，图2b主要缺去泛素化的DUBTAC。

图2a文章整理的降解类TACs示意图

图2b文章整理的翻译后修饰类TACs示意图

下面分别简单介绍。

一、靶向降解

1. 蛋白酶体途径

(1) PROTAC

PROTAC大概都比较熟悉了。图3是机理的示意图，其中D代表PROTAC分子，T代表靶蛋白，U代表泛素，E2即E2泛素conjugating酶，E3即E3泛素连接酶，左下角是蛋白酶体。PROTAC分子一端连接靶蛋白、一端连接E3，E3连着E2，E2转移泛素到靶蛋白上，打上了泛素化标签的靶蛋白、被转运到蛋白酶体降解。

图3PROTAC机理示意图

图4也是示意图，不过可能更好看一些。

图4PROTAC机理示意图

(2) CHAMP

Chaperone-mediated protein degradation，如图5，分子伴侣介导的蛋白降解。分子伴侣主要指细胞内辅助新生蛋白折叠的一类蛋白，也有其它功能，具体怎样介导降解不太了解。总之CHAMP类似PROTAC，也是一端连靶蛋白，中间是linker，不过另一端连接的是分子伴侣(Chaperone)、而非E3；最终也是通过泛素化、蛋白酶体降解。

图5CHAMP机理示意图

蛋白酶体途径，主要降解胞内蛋白。而对于膜蛋白、胞外蛋白、蛋白聚合体、细胞器，其降解需要借助溶酶体(Lysosome)。

2. 溶酶体途径

图6示意依赖溶酶体途径降解的三种主要方式，LYTAC、AUTAC、ATTEC，此外AbTAC也依赖溶酶体途径。其中，LYTAC、AbTAC降解膜蛋白或胞外蛋白，AUTAC、ATTEC降解胞内蛋白或细胞器。

图6依赖溶酶体途径的三种降解类TACs示意图

(1) LYTAC

图7为图2a局部放大，示意LYTAC机制。LYTAC一般是抗体，上面接着Glycopeptide(糖肽，肽上附有甘露糖-6-磷酸)。然后抗体结合靶蛋白，糖肽的M6P结合受体M6PR；随后胞膜包裹着靶蛋白内陷，形成内体，最终成熟为溶酶体，并降解靶蛋白。

近日礼来与LYTAC公司Lycia达成协议。

图7LYTAC机理示意图

(2) AUTAC

AUTAC利用细胞自噬机理。也是一端连靶蛋白(POI, protein of interest)，中间linker，不过另一端连Guanine衍生物。AUTAC分子结合靶蛋白，会模拟S-guanylation，触发细胞自噬机制，随后K63泛素化 (蛋白酶体途径是K48泛素化)，形成自噬体，然后融入溶酶体，降解。如图8。

图8AUTAC机理示意图

(3) ATTEC

ATTEC降解途径与AUTAC类似。不过ATTEC分子直接介导靶蛋白与LC3 (不借助Guanine衍生物模拟S-guanylation)，然后自噬体形成，与溶酶体融合，降解。如图9。

图9ATTEC机理示意图

(4) AbTAC

AbTAC是个双特异性抗体，一侧可变区结合靶蛋白(POI)，一侧可变区结合RNF43。RNF43也是一种E3连接酶，不过定位于细胞膜，介导溶酶体途径的降解。如图10。

图10AbTAC机理示意图

3. RNA降解(RIBOTAC)

RIBOTAC则是一端结合RNA，一端结合RNase，RNase水解RNA。具体不太了解。图11。

图11RIBOTAC机理示意图

二、翻译后修饰

1. 去泛素化(DUBTAC)

PROTAC等介导降解的一个关键是靶蛋白的泛素化。而有些蛋白，比如一些tumor suppressor，可能想上调它们的功能，就需要反其道而行之。

一种方法是做蛋白酶体抑制剂，这个已经有药物上市比如Bortezomib等，用于某些癌症。但这种方法也妨碍细胞正常的降解过程，副作用还是较大。

另一种方法就是靶向去泛素化，即图12示意的DUBTAC，它一端连靶蛋白，中间linker，另一端连去泛素化酶(DUB)。DUB将靶蛋白上连的泛素标签切下来，保护靶蛋白免受降解。

图12去泛素DUBTAC机理示意图

2. 去磷酸化(PhoRC)

磷酸化/去磷酸化也是细胞调节某些蛋白活性的重要手段。激酶(Kinase)磷酸化，磷酸酶(Phosphatase)去磷酸化。

PhoRC即是靶向去磷酸化的一个双功能分子。如图13所示，AKT是这里的靶蛋白 (pAKT是其磷酸化态)，PP1是一种磷酸酶，双功能分子PhoRC拉近二者，PP1水解掉pAKT上的磷酸基。

也有人设计双功能分子，连接靶蛋白与kinase，靶向蛋白磷酸化。不过见得少，不熟悉，略过。

图13去磷酸PhoRC机理示意图 (AKT为靶点，PP1为磷酸酶)

3. 去糖基化(Sialidase-AC)

一些蛋白的糖基化修饰也很重要，影响其功能。故而也有人设计双功能分子靶向糖基化/去糖基化。糖基化的图2b有提及(第三个)，不熟，略过。

去糖基化的有Sialidase-AC，Sialidase即唾液酸酶，水解糖基化侧链的唾液酸。Sialidase-AC可以是酶-抗体融合蛋白(图14右上角)，抗体结合靶蛋白，酶即Sialidase。水解掉癌细胞某些蛋白糖链的唾液酸，可能有助于肿瘤免疫。

图14去糖基(唾液酸)及潜在应用示意图

4. 其它

如靶向蛋白甲基化/去甲基化、乙酰化/去乙酰化、脂化/去脂化，等，目前可能都只是设想，大概并无具体的实验报道。不提。

小结

总的来说，这些都还是比较新的技术，有的还停留在概念，甚至只是设想。PROTAC无疑是这里面最成熟的，目前也只是有产品进入临床。

本文讨论TACs(Targeting Chimeras)，或者说双功能分子，因此蛋白降解部分，不包含分子胶等单体分子。图15小结了这些蛋白降解TACs。至于蛋白翻译后修饰部分，DUBTAC及去糖基化有公司在做，其余的可能都还远不够成熟，就不整理了。

图15蛋白降解类TACs小结

(写完后发现，ATTEC是单体分子，不属于TACs)

最后，再附几张相关的图 (没整合在前面正文里)。

除图1及图15，以上所有图片都来自发表的文章，或各公司的官网或公开的资料。来源略多，恕不一一标明，侵删。

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