PROTAC之后：期待溶酶体降解技术的突破
靶向蛋白降解 (Targeted proteindegradation ， TPD) 技术利用细胞内天然存在的两大蛋白降解系统 ， 即泛素化-蛋白酶体系统（Ubiquitin-proteasome system, UPS）与溶酶体降解途径 ， 实现对疾病相关蛋白的特异、高效降解 ， 从而达到疾病治疗的效果 。 UPS是细胞内最重要的蛋白质降解途径 ， 具有高度特异性和选择性 ， 是细胞内环境稳定的关键调节因素 ， 负责降解细胞80％的正常或异常的蛋白 ， 并在细胞周期调控、信号转导、核酸密码翻译等多种生命过程中发挥重要作用 ， 是目前细胞内参与TPD的主要途径 。 但是 ， 依赖UPS降解蛋白时 ， 需靶标蛋白具有胞质结构域 ， 并要求降解剂具有细胞渗透性 ， 因此将蛋白质降解的范围扩大到细胞外靶位有一定的限制 。 溶酶体降解技术作为一种非特异性蛋白质降解途径 ， 能够参与表面膜蛋白和胞吞的胞外蛋白质、完整细胞器和蛋白多聚体的降解中 ， 一定程度上补充了UPS的不足 。
泛素化-蛋白酶体系统（UPS）与溶酶体降解途径区别
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资料来源：凯莱英、生物经纬、赢迪资本
溶酶体降解途径主要基于内吞小泡和自噬两种途径：基于内吞小泡 ， 建立了靶向嵌合体系统(Lysosometargetingchimaeras ， LYTACs)；基于自噬 ， 包括由伴侣蛋白介导的自噬 (Chaperone-mediatedautophagy ， CMA) ， 自噬靶向嵌合体(Autophagy-TargetingChimera ， AUTAC) ， 以及自噬连接化合物(Autophagosome-tetheringcompound ， ATTEC) 。
溶酶体降解途径的作用机制示意图
【PROTAC之后：期待溶酶体降解技术的突破】
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它们（LYTAC、CMA、AUTAC、ATTEC等）与基于UPS的蛋白水解靶向嵌合分子（Proteinproteolysis targetingchimeras ， PROTAC）技术区别如下：
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资料来源：凯莱英、生物经纬、赢迪资本
研究情况
1、LYTACs
Bertozzi等[1]基于内吞小泡的溶酶体途径 ， 利用能够同时结合细胞表面溶酶体靶向受体(LTRs) 和跨膜蛋白胞外区段的抗体分子 ， 建立了LYTACs 。 阳离子非依赖型甘露糖6-磷酸受体 (CI-M6PR) 是真核生物细胞内最为典型的LTR ， 它能将带有甘露糖6-磷酸(Mannose-6-phosphate ， M6P) 残基的N-聚糖的蛋白质内源性转运至溶酶体并降解 。 当抗体或小分子与细胞膜外或细胞膜上的靶蛋白结合后 ， M6P基团会被CI-M6PR识别 ， CI-M6PR会将自身结合的蛋白转运至溶酶体进而完成蛋白的降解过程 。
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图片来源：文献[1]
在他们的研究中 ， 将寡聚甘露糖-6-磷酸 (M6Pn) 共价交联在目标蛋白的特异性抗体上 ， 识别目标蛋白后 ， 交联的M6Pn会结合细胞表面的CI-M6PR ， 从而将多种胞膜蛋白如载脂蛋白E4(Apolipoprotein E4)、表皮生长因子受体 (EGFR)、程序性死亡蛋白配体-1 (PD-L1) 以及CD71运送至溶酶体进行降解 。
2、CMA
CMA由伴侣蛋白如热激关联蛋白70(Hsc70) 等介导 ， 伴侣蛋白与人体细胞中受损或有缺陷的蛋白质结合 ， 并将其货物运送至细胞的溶酶体 ， 然后溶酶体内的蛋白酶将货物蛋白消化并回收利用 。 为了成功地将其货物运入溶酶体 ， 分子伴侣必须首先将物质“停靠”在称为LAMP2A的蛋白质受体上 ， 溶酶体上的LAMP2A受体越多 ，CMA活性水平可能越高 。 CA通过增加LAMP2A受体的数量起作用 。
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图片来源：我爱生化公众号
Fan 等[2]将细胞穿膜肽（CPP）、CMA靶向基序（CTM）与蛋白结合域(PBD) 三种功能多肽融合 ， 这种嵌合蛋白在原代神经元内能有效降解死亡相关蛋白激酶1 (DAPK1) 以及支架蛋白突触后致密区95 (PSD-95) 。 但CMA研究依赖于穿膜肽如TAT ， 因此 ， 目前其治疗效果很大程度上受限于穿膜肽的递送效率 。
3、AUTAC
Arimot等[3]根据自噬过程设计了AUTAC ， 主要包含两部分：降解标签鸟嘌呤类似物 (如S-鸟苷酸)和目标蛋白配体 ， 鸟嘌呤类似物可以诱导目标蛋白的K63多聚泛素化标记 ， 从而招募自噬体将其降解 。 该研究团队接下来设计了一系列靶向MetAP2、FKBP12、BET、TSPO等蛋白的AUTAC分子：这些分子的一端可以特异性识别靶蛋白 ， 另一端为模拟S-guanylation修饰的基团 ， 如下图所示：
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