今天分享一篇发表在Nature Chemical Biology上的文章，通讯作者是来自美国耶鲁大学化学系的David A. Spiegel教授，主要通过合成新材料或者小分子来研究人类疾病过程的分子机制并开发相关治疗方法。
基于小分子的蛋白靶向降解策略有很大的治疗潜力，其中靶向蛋白酶体降解技术PROTACs应用最为广泛，但其却无法降解未暴露于细胞质中的目标蛋白。目前针对细胞外蛋白的降解策略包括靶向溶酶体的LYTACs、抗体驱动的ASGPR靶向方法等。其中，肝细胞中的去唾液酸糖蛋白受体ASGPR本身介导很多内源型循环蛋白的降解、在调节细胞外蛋白浓度中发挥作用，可以通过内吞作用将目标蛋白送至溶酶体中进行降解。此前的研究中，已有通过抗体偶联的策略，并通过ASGPR来进行细胞外蛋白的靶向降解。
而本文作者则希望通过发展双功能小分子MoDE-As来介导细胞外靶蛋白和ASGPR的三元复合物形成，并通过内吞和溶酶体蛋白酶实现目标蛋白的降解。他们在a-DNP抗体上验证了这一方法的可行性，并第一次在体内验证了细胞外蛋白质降解技术的可行性。在设计上，MoDE-A由ASGPR结合基序、PEG间隔片段、靶蛋白结合基序组成。作者首先利用二硝基苯基团构建靶向a-DNP抗体的小分子D-MoDE-A，使用了荧光标记的a-DNP抗体和D-MoDE-A共孵育HepG2细胞，利用流式细胞术检测到了细胞表面上三元复合物荧光信号产生。与此同时，这种荧光信号可以被ASGPR或a-DNP抗体竞争性结合的试剂抑制。为了研究靶蛋白进入细胞的机制，使用不同的内吞途径抑制剂处理细胞，发现是依赖于网格蛋白的内吞作用介导了靶蛋白复合物进细胞。在证明D-MoDE-A能够介导细胞外抗体蛋白的内吞后，作者也将该方法拓展至巨噬细胞迁移抑制因子MIF蛋白上，使用MIF抑制剂的结构构建Ｍ-MoDE-A。虽然MIF和所用配体之间的亲和力较弱，但是仍可以在增加了Ｍ-MoDE-A的浓度之后发现细胞内荧光信号增加，并证明MIF通过M-MoDE-A进入细胞。这些结果说明了MoDE-A的通用性。
在确定复合物能够形成之后，作者希望确定进入细胞的蛋白的去向。他们通过荧光成像发现a-DNP抗体在进入细胞后被迅速运向溶酶体、和蛋白LAMP2共定位，并通过Western发现蛋白随时间变化逐渐进入细胞并在溶酶体中被溶酶体蛋白酶降解。最后，它们希望测试D-MoDE-A在体内进行靶向降解的能力。在向含有a-DNP抗体的小鼠每日注射D-MoDE-A的情况时，在21天的范围内血浆a-DNP的水平显著下降，同时不明显影响小鼠的正常生理状态。此外，注射M-MoDE-A也能够导致血浆中MIF水平下降。这些结果证明了MoDE-A在小鼠体内通过ASGPR介导细胞外蛋白的靶向降解的能力。总之，本文开发了双功能小分子MoDE-A并实现了对细胞外蛋白质的靶向降解。该靶向降解策略能够在小鼠体内使用，大大拓展了蛋白靶向降解的可用范围。文章链接：https://www.nature.com/articles/s41589-021-00851-1原文引用：DOI：10.1038/s41589-021-00851-1
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