推薦一篇發(fā)表在J. Am. Chem. Soc.上的文章，其標題為“Discovery of BRD9 Molecular Glue Degraders That Spare Cardiomyocytes”。本文通訊作者為斯坦福大學的Nathanael S. Gray教授，他們課題組致力于通過合成化學、蛋白質生物化學和癌癥生物學等策略，開發(fā)針對抗癌靶點的新策略。本文中，作者通過對存在心臟毒性的BRD9抑制劑分子進行共價改造與篩選，成功得到了靶向腫瘤細胞的BRD9分子膠降解劑，實現(xiàn)腫瘤細胞的特異性殺傷。
滑膜肉瘤（SS）是一種罕見但侵襲性很強的癌癥，威脅著青壯年和兒童的生命安全。此前CRISPR敲除研究指出，溴結構域蛋白BRD9很可能是滑膜肉瘤增殖與存活的核心靶點，因此設計與開發(fā)靶向BRD9的策略，對于治療滑膜肉瘤具有重要意義。然而，目前開發(fā)的BRD9異雙功能降解劑造成了患者QT間期的延長相關的顯著心臟毒性，因而應用受到了嚴重阻礙。
為了解決這一問題，本文中，作者基于之前開發(fā)的一個治療效果較差的BRD9抑制劑BI-7273，對其進行了“以化學為中心（Chemocentric）”的策略，計劃將抑制劑分子改造成更為強大的分子膠降解劑。通過一步酰胺偶聯(lián)，研究者對抑制劑分子進行了功能化衍生，由此獲得了一系列具有對半胱氨酸等親核殘基共價反應能力的化學分子。他們通過免疫印跡和定量蛋白質組學質譜對這些分子的功能進行了表征，結果顯示，含有氰基丙烯酰胺彈頭的ZZ6分子展現(xiàn)出了優(yōu)秀的BRD9特異性降解能力。
進一步對探針進行優(yōu)化，他們對ZZ6進行了化學衍生。在一系列衍生分子中，具有γ位叔碳或季碳中心的彈頭普遍表現(xiàn)出更高的活性。同時，他們也在烯丙位引入堿性氨基，以增強溶解性和滲透性，同時促進目標半胱氨酸殘基的去質子化。最終，構建出了含有哌嗪基氧雜環(huán)丁烷結構的ZZ7靶向分子，相比于ZZ6顯著了提升了降解效率的同時，獲得了更高的BRD9特異性。
通過對其降解特征進行表征，研究者確定ZZ7是一種新型BRD9特異性反應分子膠降解劑，并且其功能依賴于E3連接酶DCAF16。隨后，結合突變實驗與冷凍電鏡技術，他們確認了ZZ7能夠與DCAF16的Cys178進行特異性反應，由此形成BRD9-ZZ7-DCAF16三元復合物。最后，他們評估了ZZ7在滑膜肉瘤細胞和人類iPSC衍生心肌細胞中的降解效應。結果顯示，ZZ7能夠在對滑膜肉瘤細胞進行有效殺傷的同時，保證人類iPSC衍生心肌細胞的安全。
綜上，本文中，作者通過“以化學為中心”的策略，設計并構建了一種新型的BRD9特異性靶向分子膠降解劑，在對滑膜肉瘤細胞進行殺傷的同時，有效避免了心肌細胞相關細胞毒性。這一研究不僅有望為滑膜肉瘤治療提供新方案，也可能為具有不同表達譜特征的多種惡性腫瘤提供更廣泛的治療策略。
本文作者：KLH
責任編輯：LZ
DOI：10.1021/jacs.5c09857
原文鏈接：https://doi.org/10.1021/jacs.5c09857
