分享一篇发表在JACS上的文章，题目为“Enzyme-Activated Sugar-Coated Bifunctional Degraders”。通讯作者为哈佛大学的Christina M. Woo教授，其主要研究方向为糖化学生物学。传统的PROTAC分子劫持E3泛素连接酶以诱导感兴趣蛋白（POI）的泛素化和蛋白酶体降解，然而，这些E3（如最常用的CRBN）通常是在全身广泛表达的，如此设计的PROTACs可能在非病变组织引起不必要的POI降解，造成全身毒性。近年来，开发组织特异性或条件响应激活的降解剂成为了蛋白靶向降解领域的新前沿。

在此前的研究中，作者团队开发了一种名为cyclimids新型降解子，其模仿了CRBN内源性识别的C端环化谷氨酰胺（cQ）或天冬酰胺（cN）基序结构。作者设想，在该降解子的肽样侧链上引入保护基团，即可屏蔽其招募CRBN的活性，另一方面，该基团可响应某些酶的高表达而被脱去，从而在特定组织中被按需激活。作者很快想到其所熟悉的O-连接N-乙酰氨基葡萄糖（O-GlcNAc），该修饰可被O-GlcNAcase (OGA)选择性脱去，可作为一种营养传感器实现PROTAC的酶响应激活。作者将如此设计的双功能分子称为sugar-coated PROTAC (SCP)。

作者首先通过冷冻电镜解析了此前开发的基于cyclimids的PROTAC与CRBN和BRD4三元复合物的结构，阐明了cQ和cN基序与CRBN结合的结构基础，结果也提示了在侧链处引入较大的修饰基团（如O-GlcNAc）会破坏cyclimid与CRBN的结合。于是，作者合成了相应的SCP化合物JQ1-S (GlcNAc)cN/Q，在体外通过TR-FRET实验证明了其与未保护的母体化合物JQ1-ScN/Q相比，诱导CRBN和BRD4形成三元复合物的能力显著下降，且在重组hOGA处理后恢复至与母体化合物相近的水平，初步证实了这种设计的可行性。

随后，作者在细胞中验证了JQ1-S(GlcNAc)cQ的酶响应激活性质。在野生型HEK293T细胞中，JQ1-S(GlcNAc)cQ不能像JQ1-ScQ那样强烈地诱导BRD4的降解；但在hOGA OE的细胞中则具有与JQ1-ScQ相似的降解能力。另一方面，这种酶响应降解也可被hOGA抑制剂TMG所抑制。更有趣的是，作者使用不同营养成分的培养基处理细胞，发现在高糖水平下JQ1-S(GlcNAc)cQ的降解能力得到增强，提示SCP化合物具有响应代谢环境的能力。此外，JQ1-S(GlcNAc)cQ在hOGA高表达的A2780和hOGA低表达的HepG2细胞系之间具有明显差异的降解能力，提示SCP化合物潜在的组织特异性。

总结而言，作者通过向JQ1-ScQ的cyclimid配体上引入O-GlcNAc，实现了hOGA酶响应的激活，相应的SCP双功能降解剂有望以代谢环境响应的方式在肿瘤组织处实现靶蛋白的降解。

本文作者：TYC

责任编辑：WYQ

DOI：10.1021/jacs.5c09843

原文链接：https://doi.org/10.1021/jacs.5c09843