2026年 Nature Protocols 发表了Alessio Ciulli团队的最新协议，详细描述了大环PROTAC（macroPROTAC-1）和三价PROTAC（SIM1）的合成路线，标志着PROTAC连接子设计正式突破传统双功能架构。

传统双功能连接子的局限

经典PROTAC分子由三部分组成：靶蛋白（POI）配体、E3连接酶配体和连接两者的Linker。传统设计中，Linker通常为线性的PEG链或烷基链，两端分别连接两个配体。

然而，这种简单的双功能架构存在固有局限：

• 构象自由度高：线性连接子允许PROTAC在溶液中采取任意构象，仅极少数构象有利于三元复合物的形成

• 熵惩罚大：三元复合物形成时需要"锁定"特定构象，热力学上不利

• SAR研究耗时：需要合成大量不同长度/组成的连接子变体，逐一评估

• 口服生物利用度低：线性柔性连接子增加分子量和极性表面积，不利于细胞渗透

大环PROTAC：构象预组织策略

设计理念

macroPROTAC-1的设计灵感来源于MZ1与VHL-E3连接酶及Brd4(BD2)的共晶结构。研究发现，MZ1在活性三元复合物中采取特定的"折叠"构象。如果通过化学手段将这一构象"锁定"，理论上可以：

• 降低三元复合物形成的熵惩罚

• 提高PROTAC的有效浓度

• 增强降解活性

合成路线要点

macroPROTAC-1的合成分为两个阶段，总计约14天：

1. 大环核心构建：通过分子内环化反应形成大环骨架

2. 配体偶联：将VHL配体和Brd4配体分别连接至大环骨架的预设位点

大环化的关键挑战在于选择合适的环化位点和反应条件，以避免二聚化或低聚副产物。

三价PROTAC：增加结合价态

设计理念

三价PROTAC SIM1的设计思路截然不同——不通过构象约束，而是通过增加靶蛋白的结合价态来提升三元复合物的稳定性和协同性。

SIM1在经典双功能PROTAC的基础上，引入了第三个配体臂，使其能够同时以两个位点结合靶蛋白Brd4，从而：

• 增强亲和力（avidity效应）

• 提高三元复合物的协同性

• 实现更深度、更持久的蛋白降解

合成路线要点

SIM1的合成约需10天，同样采用"核心构建+配体偶联"两阶段策略：

1. 三价核心合成：构建具有三个正交反应位点的分支连接子

2. 分步配体偶联：利用正交化学反应（如Click化学、酰胺缩合等）依次连接三个配体

大环 vs 三价 vs 传统双功能

连接子化学的工程化趋势

连续流合成加速模块化生产

哈尔滨工业大学（深圳）游恒志教授团队开发的连续流合成平台，实现了来那度胺和泊马度胺的快速连续合成（42-52分钟停留时间，总产率62-63%），并可无缝衔接"CRBN配体-连接子"衍生物的合成，产率超过90%。

炔烃两相策略实现快速多样化

Journal of Medicinal Chemistry 2026年报道的"炔烃两相策略"以TK-285为BRD4配体，通过点击化学实现连接子长度和修饰位点的快速优化，鉴定出强效降解剂TKP-5。

六聚体连接子：自组装纳米PROTAC

Angewandte Chemie 2025年报道的自组装六聚体连接子Nano-PROTAC，可自主调节空间距离，实现对不同大小蛋白（22-68 kDa）的高效降解（降解效率高达99%），且血浆稳定性较线性连接子提高48倍。

对定制合成服务的启示

PROTAC连接子设计的复杂化趋势，对定制合成服务商提出了更高要求：

1. 大环化能力：需要掌握分子内环化、稀烯复分解等关键反应

2. 正交化学：多步骤合成中的保护基策略和反应选择性控制

3. 快速迭代：支持Click化学等模块化组装方法，加速SAR研究

4. 结构确证：大环和三价分子的结构表征需要NMR、HRMS等全面手段

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