为大家分享一篇发表在Angew上的文章，文章的题目是“Discovery of a Potent PROTAC Enables Targeting of FKBP51’s Scaffolding Functions”，通讯作者是来自德国达姆施塔特工业大学的Felix Hausch，他们主要专注于合成化学和生物化学。
PROTACs是一种蛋白降解技术，与经典抑制剂相比，PROTACs可以利用靶蛋白的非功能性结合位点。FK506结合蛋白51（FKBP51）是Hsp90机制中的分子伴侣，近年来FKBP51成为治疗压力相关精神障碍、慢性疼痛和肥胖的一个潜在药物靶点。在过去FKBP51的靶向策略依赖于K506结合位点的占据，但这并不能消除FKBP51的支架功能。因此作者希望借助PROTACs技术实现FKBP51的靶向降解，来解决位点占据策略的局限性。
作者首先计划合成带有不同FKBP配体、不同长度linker以及不同的E3配体，共220个FKBP PROTAC分子。作者将FKBP配体炔基衍生化，同时将带有linker的E3连接酶配体叠氮化，进而将两者通过CuAAC反应组织起来。随后作者在活细胞内过表达FKBP51_eGFP用于测试降解能力，并使用FKBP12_eGFP作为对照。结果显示它们都对FKBP12有降解活性，其中只有一小部分对FKBP51有活性。作者在其中选择了14b1分子进行后续的优化，用于提高对FKBP51的选择性。
为了进一步理解构效关系，作者选择了2个异常的PROTAC分子进行结构解析。5a2和6a2是已知最有效的FKBP12的配体之一，但其却对FKBP12的降解能力为0。作者通过6a2与FKBP12复合物的晶体结构发现，6a2的VHL结合部分在FKBP12上发生了坍塌，其由分子内氢键、π-π堆积和疏水作用共同驱动，因此6a2虽然能结合FKBP12，但丧失了招募VHL的能力。基于以上认识，作者对14b1结构进行了优化，linker的甲基化略微降低了降解效率，而将linker延长一个碳原子后，作者发现其降解活性和选择性都有提升，作者将该分子命名为SelDeg51。晶体结构证明了SelDeg51可以成功埋藏在FKBP51和VHL的口袋中。
作者随后在活细胞中进行了进一步的验证。活细胞实验表明SelDeg51降解速率较慢（24 h达到最大），且清洗后降解可逆。其降解效果可以被其他FKBP51配体、VHL抑制剂和蛋白酶体抑制剂阻断，证明了SelDeg51是通过泛素降解渠道发挥作用。FKBP51是糖皮质激素受体GR的关键调节因子，在之前研究中证明了对FKBP51的FK506结合位点的占据并不直接参与GR调节。因此接下来作者在糖皮质激素抗炎模型中比较了SelDeg51的GR增强效果，结果显示SelDeg51成功增加了地塞米松诱导的内源性GR靶基因GILZ和FKBP5的表达，而强效FKBP51配体则没有效果。
综上所述，在本文中作者开发了第一个有效的FKBP51的PROTAC分子SelDeg51，成功解决了传统抑制剂无法调节GR的缺陷。
本文作者：LYP
责任编辑：WFZ
原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202309706
原文引用：DOI：10.1002/anie.202309706
