更新于：2024-05-01

PBGD

卟吩胆色素原脱胺酶

更新于：2024-05-01

基本信息

别名

羟甲基胆色烷合酶、HMBS、Hydroxymethylbilane synthase

+ [8]

简介

As part of the heme biosynthetic pathway, catalyzes the sequential polymerization of four molecules of porphobilinogen to form hydroxymethylbilane, also known as preuroporphyrinogen (PubMed:18936296, PubMed:19138865, PubMed:23815679). Catalysis begins with the assembly of the dipyrromethane cofactor by the apoenzyme from two molecules of porphobilinogen or from preuroporphyrinogen. The covalently linked cofactor acts as a primer, around which the tetrapyrrole product is assembled. In the last step of catalysis, the product, preuroporphyrinogen, is released, leaving the cofactor bound to the holodeaminase intact (PubMed:18936296).

关联

项与 PBGD 相关的药物

rApoAI-PBGDms

靶点

PBGD

作用机制

PBGD刺激剂

在研机构

Navarre Biomedical Ltd. [+2]

原研机构

Moderna, Inc. [+2]

在研适应症

卟啉症

非在研适应症-

最高研发阶段临床前

首次获批国家/地区-

首次获批日期1800-01-20

AAV5-PBGD gene therapy(Digna Biotech SL)

靶点

PBGD

作用机制

PBGD刺激剂 [+1]

在研机构-

原研机构

Digna Biotech SL

在研适应症-

非在研适应症

急性间歇性卟啉病

最高研发阶段无进展

首次获批国家/地区-

首次获批日期1800-01-20

项与 PBGD 相关的临床试验

NCT02082860 / Completed临床1期

Phase I, Multicentre, Open Label, Single Dose, Dose-ranging Clinical Trial to Investigate the Safety and Tolerability of a Gene Therapy rAAV2/5-PBGD for the Treatment of Acute Intermittent Porphyria

This is a Phase I trial aimed to determine the safety of the investigational gene therapy product (rAAV2/5-PBGD) for the treatment of Acute Intermittent Porphyria (AIP).
Up to eight patients fulfilling the eligibility criteria will participate in this multicentre, open label, single dose, dose-ranging Phase I clinical trial.
The enrolled patients will be followed up to assess the safety profile of the investigational gene therapy product and to establish the maximum therapeutic safe dose to be administered in future confirmatory/pivotal clinical trial(s). In addition, the biological and clinical response to the treatment with rAAV2/5-PBGD in AIP patients will be assessed.
A complete evaluation of the clinical (symptoms and quality of life assessment) and laboratory (blood and urine) data will be performed.

开始日期2012-11-01

申办/合作机构

Digna Biotech SL

[+1]

100 项与 PBGD 相关的临床结果

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100 项与 PBGD 相关的转化医学

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0 项与 PBGD 相关的专利（医药）

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2,699

项与 PBGD 相关的文献（医药）

2024-02-23·Neurotoxicity research

Interactions Between the Ubiquitin-Proteasome System, Nrf2, and the Cannabinoidome as Protective Strategies to Combat Neurodegeneration: Review on Experimental Evidence.

Review

作者: Luis Angel Monsalvo-Maraver ; Enid A Ovalle-Noguez ; Jade Nava-Osorio ; Marisol Maya-López ; Edgar Rangel-López ; Isaac Túnez ; Alexey A Tinkov ; Yousef Tizabi ; Michael Aschner ; Abel Santamaría ; Students from Programa Delfín 2022

Neurodegenerative disorders are chronic brain diseases that affect humans worldwide. Although many different factors are thought to be involved in the pathogenesis of these disorders, alterations in several key elements such as the ubiquitin-proteasome system (UPS), the nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2) signaling pathway, and the endocannabinoid system (ECS or endocannabinoidome) have been implicated in their etiology. Impairment of these elements has been linked to the origin and progression of neurodegenerative disorders, while their potentiation is thought to promote neuronal survival and overall neuroprotection, as proved with several experimental models. These key neuroprotective pathways can interact and indirectly activate each other. In this review, we summarize the neuroprotective potential of the UPS, ECS, and Nrf2 signaling, both separately and combined, pinpointing their role as a potential therapeutic approach against several hallmarks of neurodegeneration.

2024-02-22·Cell biochemistry and biophysics

PI3K/AKT/FOXO3a Pathway Induces Muscle Atrophy by Ubiquitin-Proteasome System and Autophagy System in COPD Rat Model.

Article

作者: Haiyang Yu ; Guiyin Zhu ; Dongmei Wang ; Xuan Huang ; Fengfeng Han

Muscle atrophy is a common extrapulmonary co-morbidity affecting about 20% of patients with COPD. However, the mechanism of muscle atrophy in COPD remains unclear. This study investigated the role of the ubiquitin-proteasome system (UPS) and the autophagy system in COPD muscle atrophy and its mechanism. A COPD rat model was established to evaluate the in vitro effects of the UPS and the autophagy system in muscle atrophy. In addition, the role of the UPS, autophagy systems, and the expressions of the PI3K/AKT/FOXO3a pathway were studied in the CSE-induced L6 myoblast cells. Furthermore, we evaluated the effect of FOXO3a in the CSE-induced L6 myoblast cells using siRNA-FOXO3a. The results showed that the expression of ubiquitin-related proteins and autophagy-related proteins were significantly increased in the COPD rat model and CSE-induced L6 myoblast cells. At the same time, there was a concurrent decrease in the phosphorylation protein expression of PI3K and AKT, but the transcriptional activity of FOXO3a was increased in CSE-induced L6 myoblast cells. And siRNA-FOXO3a significantly decreased the expression level of the UPS and the autophagy system in CSE-induced L6 myoblast cells. These results suggest that PI3K/AKT/FOXO3a participates in COPD muscle atrophy by regulating the UPS and the autophagy systems.

2024-02-19·The American journal of surgical pathology

Pan-cancer Genomic Analysis of AXL Mutations Reveals a Novel, Recurrent, Functionally Activating AXL W451C Alteration Specific to Myxofibrosarcoma.

Article

作者: Erik A Williams ; Isabella Vegas ; Fardous F El-Senduny ; Jessica Zhang ; Douglas A Mata ; Matthew C Hiemenz ; Sarah R Hughes ; Brianna C Sa ; Garrett P Kraft ; Nicole Gorbatov ; Kathleen Foley-Peres ; Edward Z Sanchez ; Clara Milikowski ; Kevin Jon Williams ; Jeffrey S Ross ; Razelle Kurzrock ; Elizabeth A Montgomery ; David B Lombard ; Surinder Kumar

Myxofibrosarcoma (MFS) is a common soft tissue sarcoma of the elderly that typically shows low tumor mutational burden, with mutations in TP53 and in genes associated with cell cycle checkpoints (RB1, CDKN2A). Unfortunately, no alterations or markers specific to MFS have been identified and, as a consequence, there are no effective targeted therapies. The receptor tyrosine kinase AXL, which drives cellular proliferation, is targetable by new antibody-based therapeutics. Expression of AXL messenger RNA is elevated in a variety of sarcoma types, with the highest levels reported in MFS, but the pathogenic significance of this finding remains unknown. To assess a role for AXL abnormalities in MFS, we undertook a search for AXL genomic alterations in a comprehensive genomic profiling database of 463,546 unique tumors (including 19,879 sarcomas, of which 315 were MFS) interrogated by targeted next-generation DNA and/or RNA sequencing. Notably, the only genomic alterations recurrent in a specific sarcoma subtype were AXL W451C (n = 8) and AXL W450C (n = 2) mutations. The tumors involved predominantly older adults (age: 44 to 81 [median: 72] y) and histologically showed epithelioid and spindle-shaped cells in a variably myxoid stroma, with 6 cases diagnosed as MFS, 3 as undifferentiated pleomorphic sarcoma (UPS), and 1 as low-grade sarcoma. The AXL W451C mutation was not identified in any non-sarcoma malignancy. A review of publicly available data sets revealed a single AXL W451C-mutant case of UPS that clustered with MFS/UPS by methylation profiling. Functional studies revealed a novel activation mechanism: the W451C mutation causes abnormal unregulated dimerization of the AXL receptor tyrosine kinase through disulfide bond formation between pairs of mutant proteins expressing ectopic cysteine residues. This dimerization triggers AXL autophosphorylation and activation of downstream ERK signaling. We further report sarcomas of diverse histologic subtypes with AXL gene amplifications, with the highest frequency of amplification identified in MFS cases without the W451C mutation. In summary, the activating AXL W451C mutation appears highly specific to MFS, with a novel mechanism to drive unregulated signaling. Moreover, AXL gene amplifications and messenger RNA overexpression are far more frequent in MFS than in other sarcoma subtypes. We conclude that these aberrations in AXL are distinct features of MFS and may aid diagnosis, as well as the selection of available targeted therapies.

项与 PBGD 相关的新闻（医药）

2024-03-26

·精准药物

【Nautre子刊】新型E3泛素连接酶KLHDC2成功用于蛋白降解剂的开发

研究背景PROTAC是一种异双功能小分子，由E3连接酶的配体、靶蛋白结合配体和连接两者的连接体组成，促进靶蛋白和连接酶的相互作用，导致靶蛋白的泛素化及降解。虽然存在一些E3连接酶的小分子配体，但大多数降解化合物都是基于VHL和CRBN的配体，这些配体是Cullin-RING连接酶家族(CRLs)中特定E3连接酶的底物识别亚基。迄今为止，大约600个人类E3连接酶中只有少数被应用于TPD。增加TPD中使用的E3的数量将需要识别额外的E3连接的配体。探索除VHL和CRBN外的E3连接酶及其配体可以为TPD应用提供更多的化学选择。CRL包含人类E3连接酶的一个子集，包含约250种与Cullin支架偶联的底物连接蛋白组合，并且底物连接蛋白具有不同的结构和功能。CRL的一个子集在其羧基端消除具有特定氨基酸序列的蛋白质。其中，三种CRL2底物连接蛋白- KLHDC2, KLHDC3和KLHDC 10 -已被证明可以控制以甘氨酸残基结尾的蛋白质的降解。在一项研究中，测量了数千种带有不同C末端附属物的绿色荧光蛋白(GFP)标记蛋白质的稳定性，以甘氨酸结尾的C末端在驱动UPS介导的降解方面是最强的。可转移的降解促进序列称为降解子，具有临界C端残基的序列称为C端降解子。在识别甘氨酸末端C端降解的三个CRL中，对CRL2KLHDC2的研究最为详细。CRL2KLHDC2的最佳底物位于二甘氨酸基序中，在某些情况下，二甘氨酸基序是由蛋白质的内部蛋白水解裂解产生的在二甘氨酸末端底物肽存在的情况下，KLHDC2底物结合kelch结构域(KLHDC2KD)的高分辨率晶体结构已经被确定，提供了C端降解识别的原子水平细节。因此，CRL2KLHDC2是一种E3连接酶，可以驱动其底物蛋白的快速降解，并且具有良好的底物识别袋，使其成为TPD的一个有吸引力的潜在选择。 KLHDC2靶向小分子的发现利用计算机辅助药物设计(CADD)，著名的靶向蛋白降解药物研发公司Arvinas研究团队从KLHDC2KD与其同源C端底物SelK结合的可用晶体结构开始，SelK由其C端甘氨酸残基锚定(PDB：6DO3)。SelK肽的末端甘氨酸(Gly91)被保留，因为它与底物口袋结合最深，并与Ser269、Arg241和Arg236形成四个氢键(H键，黄色虚线)，而Gly90则被吡啶酮环取代(图1a，步骤1)。吡啶酮环从顶面和底面与Arg236和Lys147形成π-阳离子键，并模仿Gly90的羰基与Trp191形成氢键(图1a，步骤1)。添加了一个萘环后，该环与Lys147形成氢键，以加强π-阳离子与吡啶酮环的相互作用(图1A，步骤2)。大基团的萘甲酮环在两个环系之间实施了非平面构象，分别将KDRLKZ-1和KDRLKZ-2的仲丁基或异丁基引导到由Tyr50、Leu342、Leu343、Trp321和Trp370组成的疏水口袋中(图1a，步骤3)，同时将连接物氨基甲酸酯放置在Arg236附近形成临时氢键，并将连接子从口袋中引导到泛素的区域(图1a，步骤4)。作者依靠从头设计和化合物合成的循环来进一步优化这些新的小分子，并使用表面等离子体共振(SPR)的直接结合实验的连续迭代循环来生成数据，为配体优化提供信息。通过AlphaLISA置换试验测定化合物取代SelK多肽的能力。这最终导致了一系列小分子配体的发现，这些小分子配体有效地与KLHDC2KD结合(图1a-i)。为了评估新发现的KLHDC2小分子配体的特异性(图1b)，作者使用AlphaLISA检测了靶向VHL的小分子VH298和KLHDC2配体是否会相互影响，结果表明KLHDC2配体能够特异性结合（图1c，d）。SPR也测试了KDRLKZ-1与KLHDC2KD的直接结合，显示出1:1的结合模式(图1e)。SPR结果显示KDRLKZ-1与KLHDC2KD的结合Kd为0.36 μM，热移实验显示KDRLKZ-1与KLHDC2KD的结合Kd为+6.8℃, AlphaLISA和时间分辨荧光共振能量转移(TR-FRET)实验显示KDRLKZ-1取代SelK肽的半最大抑制浓度(IC50)分别为0.21 μM和0.31μM。用酰胺取代KDRLKZ-1的羧基会导致结合减少，这与C端肽与KLHDC2的结合模式一致。羧基被酰胺取代的化合物将被称为“E3 dead”化合物(如KDRLKZ-3，如图1b所示)，它们不再与KLHDC2结合。 KDRLKZ-1在KLHDC2KD底物结合口袋中的结合位置通过共晶结构得到证实(图1g-i)。如图所示，KDRLKZ-1填充KLHDC2底物结合袋，并进行类似于天然底物的相互作用，其C端与SelK的C端几乎重合(图1h)。正如作者最初对KDRLKZ-1的从头CADD模型预测的那样，羧酸与KLHDC2形成4个氢键或盐桥作用;吡啶酮与Trp191形成氢键，并与Arg236和Lys147分别从上、下两个面发生π-阳离子相互作用;萘啶酮环在空间上强制形成非平面构象，引导羰基与Lys147形成氢键，并将正丁基置于疏水口袋中;连接链氨基甲酸酯位于Arg236附近并指向口袋外(图1i)。为了进一步表征KLHDC2配体，作者纯化了全长KLHDC2 E3连接酶及其同源接头蛋白EloB和EloC(该复合物以下简称KBC)，并使用天然底物(用菁5荧光团标记的USP1肽)进行了泛素化实验。作者确定了USP1泛素化依赖于KLHDC2，并发现过量的底物以及小分子配体KDRLKZ-1可以与USP1竞争KLHDC2的泛素化。这些实验证明纯化的KBC具有活性，并且可以与KLHDC2靶向的小分子结合。图1KLHDC2配体结合能力研究为了测试新的KLHDC2配体在被合成为双功能分子时与KLHDC2结合的能力，作者通过与琼脂糖珠上固定配体的相互作用促进KLHDC2的下拉，使用HiBiT信号进行量化。开发了类似的测定VHL与其配体相互作用的方法。对于VHL和KLHDC2，携带靶向各自连接酶的特定探针的微球的HiBiT信号明显高于单独与生物素偶联的微球(图2a)。此外，生物素标记的KLHDC2-配体探针可以与细胞提取物中的内源性KLHDC2结合(图2B)，这种相互作用可以被多余的配体竞争性地抑制。以JQ1作为靶蛋白结合配体，作者用KLHDC2配体的活性和E3-死亡版本(图2C)生成了一系列KLHDC2-BRD4 PROTAC分子(图2c-e)，并通过SPR测试了它们形成三元络合物的能力(图2d，e)。在我们的三元络合物SPR实验中，我们在SPR芯片上固定了BRD4上的His标记的溴域，并在没有或存在GST标记的KLHDC2KD的情况下展示了KLHDC2-BRD4 PROTAC分子。一个PROTAC分子K2-B4-3显示出很强的三元络合物形成(图2D)。三元复合体的形成效率取决于KLHDC2的招募，因为E3-Dead版本K2-B4-3D不形成三元复合体。图2基于KLHDC2的PROTAC在细胞中的降解能力在设计了可以诱导BRD4BD2和KLHDC2KD形成三元复合物的PROTACs之后，作者接下来测试了这些PROTACs是否可以驱动细胞中BRD4的有效降解。BRD4水平由添加到内源性BRD4中的氨基末端HiBiT标签表征。KLHDC2-BRD4 PROTAC分子由两种连接类型和三种KLHDC2配体生成 (图3a)，并将羧基改为甲酯基团作为前药，甲酯在进入细胞后会被细胞酯酶加工后转化为羧酸，并且酯基团比羧酸基团有更好的细胞渗透性。酰胺基PROTAC分子被设计为E3-dead阴性对照。含有甲酯KLHDC2配体的KLHDC2-BRD4 PROTAC分子能够快速有效地降解HiBiT-BRD4，在4-6小时内降低93%(图3b,c)。带有酸基团的PROTAC也能降解HiBiT-BRD4，但不如含酯分子(6小时降解动力学如图3d所示)。根据SPR数据(图2)，非PEG连接子对BRD4的降解效率更高。正如预期的那样，具有酰胺基团的PROTAC分子在HiBiT-BRD4检测中几乎没有活性(图3d)。为了证实观察到的BRD4降解依赖于UPS，作者观察了使用蛋白酶体抑制剂MG-132和类泛素化抑制剂MLN4924后HiBiT-BRD4水平。结果表明，这两种UPS抑制剂都可以抑制在K2-B4-5e存在时观察到的荧光减少(图3e)。为了测试KLHDC2 - BRD4 PROTAC分子的活性是否依赖于KLHDC2，作者使用干扰RNA (siRNA)敲除KLHDC2，发现这完全阻断了K2-B4-5e诱导的HiBiT-BRD4降解(图3f)。作为对照，敲除不相关E3连接酶DCAF16对KLHDC2介导的BRD4降解没有影响(图3f)。在该研究中，作者发现KLHDC2-BRD4 PROTAC分子对细胞系中BRD2和BRD3也有降解效果(图3g)，这个结果与其他使用JQ1作为靶蛋白配体、基于CRBN或VHL的PROTAC表现一致。与BRD4的情况一样，K2-B4-5e对BRD2的降解在敲除KLHDC2后完全阻断(图3g)，但敲除DCAF16没有影响。为了扩大基于KLHDC2的PROTAC降解底物的范围，作者合成了基于KLHDC2，靶向雄激素受体(AR)的PROTAC分子，如K2-AR-1(图3h)。与BET家族蛋白类似，AR的降解也依赖于UPS和KLHDC2 (图3i，j)。图3KLHDC2-EloB-EloC E3连接酶复合体是一种动态的低聚体在纯化全长KBC E3连接酶(KLHDC2与EloB和EloC的复合体)的过程中，作者观察到KBC从尺寸排除色谱柱中洗脱出来的尺寸大于其预期的分子量。KBC络合物的分析尺寸排除层析显示了一个主要峰，其洗脱曲线与分子量约为200kDa的络合物一致(图4a，灰色痕迹，图4b，顶部凝胶)。尽管在一些底物连接蛋白的重组制剂中发现了底物的共纯化，但SDS-PAGE和LC-MS分析表明KBC复合体没有受到污染的迹象。基质辅助激光解吸电离(MALDI)分析表明，样品中存在一到四个KBC络合物的混合物。值得注意的是，KBC与其底物SelK肽孵育后，洗脱图谱发生了变化。在分析尺寸排除色谱实验中观察到的这种变化是浓度依赖的，SelK导致KBC的洗脱向右移动。KBC-SELK肽复合体的右移洗脱图谱与预期的分子量匹配，与一个KBC复合体一致(图4a，蓝色痕迹，图4b，底部凝胶)。在MALDI实验中，作者也观察到KBC-SelK肽复合体的质量图谱发生了变化。对于以上现象，作者提出了一个假设，即KBC复合体是一种动态的低聚物，受到底物结合到其KLHDC2KD口袋中的影响。由于KLHDC2是一种E3连接酶，它识别C-末端的GlyGly-End肽作为底物，作者想知道它自己的C-末端(终止于GlySer)是否参与了这种动态复合体的形成。在AlphaLISA置换试验中，来自KLHDC2 C-末端的短肽可以取代底物SELK(图4c)，尽管亲和力较低(图4d)。与它们较弱的结合亲和力一致，将这些肽与KBC孵育会导致KBC寡聚体的部分解离(图4e)。接下来，作者试图了解KLHDC2KD与其反式C-端肽形成的复合体的结构。KLHDC2 C端肽与KLHDC2KD络合物的共晶结构表明，其结合模式与其天然底物SelK的结合模式相同(图4f)。如图所示，Trp270为了适应Ser406的额外原子而略有移动，但与Arg236的关键相互作用被保留了下来。综上所述，根据作者对KBC复合体动力学的生化特征研究，KLHDC2以高阶低聚状态存在，这种状态可以通过占据其底物结合口袋来调节，比如通过它自己的C-末端。图4Cryo-EM显示KLHDC2-EloB-EloC复合物是一个四聚体为了更详细地定义低聚KBC物种的性质，作者对化学交联的KBC复合物进行了单粒子冷冻电镜（single-particle cryo-EM）分析。KBC复合物的单粒子分析和cryoSPARC的初始模型生成显示了异质性KBC复合物，但大多数颗粒是KBC四聚体。四聚体复合物的三维(3D)变异分析在cryoSPARC中产生了四个密度不同的EloBC亚基类别。对密度最完整的一小部分粒子的进一步细化表明，KBC 分子的对称排列是二聚体的二聚。因此，作者将C2对称性应用于非均匀细化（non-uniform refinement），以获得最终分辨率为3.8Å的全长KBC复合体的3D重建(图5a)。对称复合体的一半由两个KBC亚复合体组成；作者将一个原型染成紫色并将其命名为KLHDC21，将另一个染成橙色并将其命名为KLHDC22。在每个亚复合体中，KLHDC2是饱和的，而相应的EloB和EloC结合配对以较浅的颜色着色(图5a)。KLHDC2、EloB和EloC的kelch结构域在图中被明确地建模，并且在连续kelch结构域的界面处存在额外的密度，在那里它们与EloB和EloC相互作用。非对称KBC单元的叠加表明，KLHDC2与EloB和EloC的BC-box结合是由KLHDC2的Leu364、Ser366和Val372介导的。虽然BC boxes重叠，但KLHDC2的C-末端的其余部分没有重叠。C-末端的剩余部分对应于KLHDC2预测的Cullin box。如图7b所示，在四聚体中，只有紫色的KLHDC21 Cullin盒被正确定位以与CUL2相互作用，而KLHDC22 Cullin盒则没有。通过分析尺寸排除色谱，我们发现CUL2可以与KBC形成配合物(扩展数据图7c)。我们的模型进一步表明，连续KLHDC2分子之间的相互作用是由KLHDC21的N和C末端介导的。首先，KLHDC21的残基400-406与KLHDC22的底物结合位点结合介导了一组相互作用(图5b)。这些相互作用与上述晶体结构中观察到的与C端肽的相互作用非常相似。其次，BC boxes和Cullin boxes中KLHDC21的C端残基也与KLHDC22相互作用(图5b，插图)。KLHDC21的Lys376在KLHDC22的主链上与Asn184形成氢键;KLHDC21的Glu377与KLHDC22的His345形成氢键;KLHDC21的Phe375与KLHDC22的Leu58形成疏水相互作用。另外，作者观察到KLHDC21的N端残基向KLHDC22延伸，尽管在这个分辨率下很难解释具体的相互作用。作者没有看到KLHDC21和KLHDC22的kelch结构域之间有任何特定的相互作用。沿着KBC原蛋白的daisy chain，KLHDC22和KLHDC21'之间的许多相互作用是明显的。KLHDC22的C端被重新排列，以“打开”BC和Cullin盒子，它们围绕EloC2套圈，使KLHDC21'和EloC2接近(图5c)。KLHDC22的残基363-397组成了这个套索，作者已经在图中粗略地建模了(图5c，插图)，但该分辨率不足以最终描述该区域的大多数相互作用。然而，很明显，在这个套索的最后，KLHDC22的400-406残基结合到KLHDC21'的底物结合口袋中。KLHDC22和KLHDC21'的kelch结构域之间也存在显著的相互作用。其中一个片段由KLHDC21'的Glu179、Thr180和Trp183以及KLHDC22的74-77个残基介导。第二个片段由KLHDC21'的His346和Arg347以及KLHDC22的Asp127介导(图5c，插图)。作者的低温电镜模型和生化数据表明，KLHDC2四聚体通过低亲和力相互作用结合在一起，这种低亲和力相互作用是由KLHDC2蛋白的C端与邻近底物结合袋结合介导的。高亲和力底物被认为取代了KLHDC2 C末端，从而将低聚物分解成较小的二聚体和单体。与它们作为高亲和力KLHDC2配体的属性一致，作者合成的KLHDC2靶向小分子系列也能够调节KBC四聚体动力学，正如通过分析尺寸排除色谱法测量的它们解离KBC四聚体的能力所示(图5d)。通过SPR动力学测量，具有较长半衰期的KLHDC2配体倾向于诱导更明显的四聚体解离(图5d)。总的来说，作者的数据与KBC通过其自身的C端结合在一起的模型是一致的，底物和小分子(配体或PROTACs)必须能够单独与KLHDC2底物结合口袋来破坏四聚体并诱导形成二聚体或单体，最终诱导生成与CRL2复合物结合的活性形式(图5e)。图5总结本研究发现了靶向KLHDC2的高亲和力小分子，这些小分子可用于TPD，不仅展示了KLHDC2如何被小分子所靶向，还描述了KLHDC2的动态组装，并证实了其四聚体的形式。此外，本研究描述的非共价小分子和PROTAC降解剂代表了第一个靶向C-末端的E3连接酶底物结合口袋并将其劫持为TPD的例子。最后，引入了小分子工具，这些工具将使未来能够对C-末端降解连接酶的生物学和机制进行研究。作者：章建涛校审：周金明编辑：郑一榕时间：2024年3月23日原文连接：Nat Struct Mol Biol. 2024，31(2):311-322. doi: 10.1038/s41594-023-01146-w. https://www-nature-com.libproxy1.nus.edu.sg/articles/s41594-023-01146-w#Abs1 声明：发表/转载本文仅仅是出于传播信息的需要，并不意味着代表本公众号观点或证实其内容的真实性。据此内容作出的任何判断，后果自负。若有侵权，告知必删！长按关注本公众号粉丝群/投稿/授权/广告等请联系公众号助手觉得本文好看，请点这里↓

蛋白降解靶向嵌合体

2023-02-06

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GBI报告 | PROTACs：全球临床研究进展及交易动态

*本文编辑并节选自GBI专题报告《PROTACs: 靶向不可成药靶点》，版权归GBI所有，欢迎转发分享。如需转载或引用文中内容，请联系授权。靶向蛋白降解（TPD）是一个相对较新的研究领域。它专注利用人体细胞的废物处理系统来阻断致病蛋白的活性，能靶向人类蛋白质组先前“不可成药”区域，有望给研究人员带来了全新的、比小分子药物和抗体药物更好的靶向治疗方式。经过20年的研究，首批候选药物已经进入临床，并朝着概念验证这一方向发展。GBI对这项新技术进行了系统回顾，重点关注蛋白水解靶向嵌合体（PROTAC）候选物，以及该领域的研究进展。点击文末“阅读原文” 申请获取完整版专题报告驾驭蛋白质降解靶向蛋白降解（TPD）囊括了多种通过天然细胞降解途径来调节蛋白质的治疗方法。这一领域最初的突破集中在蛋白水解靶向嵌合体（PROTACs）这类分子上。Protac技术依赖泛素 - 蛋白酶体系统（UPS）。这是一种细胞调节和维持内部静态平衡的天然蛋白质降解机制。在该系统中，E3连接酶用泛素部分标记靶蛋白，靶蛋白表面上的E3逐步延长多聚泛素链，后者被26S蛋白水解酶复合物降解。为了实现这一目标，PROTAC被设计为双功能分子，将特定的E3连接酶连接到靶标蛋白质上，从而介导后者的标记并进行降解。第一篇证明功能性PROTAC分子概念的论文发表于 2001年1，研究人员利用基于肽的分子SCF（β-TRCP）来靶向E3连接酶。过去20年来，特别是自2015年以泊马度胺作为E3连接酶配体的dBET1 PROTAC成功降解BET蛋白以来，PROTAC领域迎来快速发展。迄今为止，已开发数百种PROTAC 来降解激酶、核受体、转录因子、调节蛋白等，用于癌症、免疫紊乱、病毒感染、神经退行性疾病等领域，其中最受欢迎的靶点包括BET、AR、BTK、ALK、ER、MEK、Bcr-abl和EGFR等。得益于高通量筛选（HTS）、虚拟筛选、基于结构的药物设计（SBDD）和基于片段的药物设计（FBDD）的进展，PROTAC未来可能会发展得更快、更全面 2,7。（更多TPD和PROTAC的优势分析，欢迎点击文末“阅读原文”获取完整版报告查看。）临床候选药物第一批PROTAC分子从2019年开始进入临床。可以说，当耶鲁大学的分支机构Arvinas在2020年首家发布两种PROTAC分子安全性和早期疗效的I期临床积极数据时，该类药物就实现了“概念验证”。这两个候选分子是治疗转移性去势耐药前列腺癌（mCRPC）雄激素受体（AR）靶向PROTAC药物ARV-110和治疗乳腺癌的雌激素受体（ER）靶向药物ARV-4713,4。目前，全球已有约50种PROTAC候选药物进入临床阶段5,6，大多数早期临床试验由美国公司主导，中国公司参与的也越来越多。尽管这项技术有可能解决与蛋白质失调相关的任意疾病，但大多数开发还集中在癌症适应证上，反映出该领域的研究尚处于早期阶段，业界也担忧意外毒性。而在分子胶领域，沙利度胺和来那度胺事实上是分子胶的发现也为Celgene在这一领域提供了先发优势，该公司决定继续将资源集中在分子胶开发上。点击文末“阅读原文” 申请获取完整版专题报告中国创新研究踊跃20多年来，PROTAC一直是全球药物研发领域努力的主题，中国的创新生物制药公司也毫不例外地迅速加入PROTAC研发竞赛。据GBI统计，中国已有大约十几种PROTAC分子推进到临床阶段。值得注意的是，这些公司都选择在海外开发（美国或澳大利亚）或中美同步开发。中国首家为PROTAC候选药物申报临床的公司是开拓药业。开拓药业利用PROTAC技术开发AR降解剂，用于雄激素性脱发和痤疮的治疗，在全球范围内首次尝试将PROTAC技术用于局部药物的研发。国内在这一领域进展较快的还有百济神州和海思科制药集团。这三家公司都是生物技术公司或老牌制药公司，它们在现有的产品管线中加入了 PROTAC药物。专注TPD药物开发的小型生物技术公司开始涌现。其中成立于2011年的康普生物正在开发PROTAC和分子胶，已进入临床阶段的候选分子包括KPG-121（新一代来那度胺的一种版本）和KPG-818（开发系统性红斑狼疮适应证，并获FDA批准，于2020年进入针对新冠肺炎的IIa期研究）。同年成立的海创药业也值得注意，这家公司最初专注氘代药物开发，现在也开始开发PROTAC药物。珃诺生物则是中国新兴生物技术公司的典型代表。它拥有分子伴侣介导的靶向蛋白降解（CHAMP）技术平台，由耶鲁大学归国科学家魏文英博士于2018年成立。魏文英博士此前在药物开发方面曾凭借创新生物技术公司Synta Pharmaceuticals和Capten Therapeutics取得重大成功。（更多TPD药物相关国内公司及产品分析，欢迎点击文末“阅读原文”获取完整版报告查看。）交易活动彰显中国实力中国的生物技术和研究服务提供商似乎已做好准备，要在TPD药物的全球开发大潮中大展身手。早期交易的规模也验证了中国研发实力。2022年8 月，罗氏子公司基因泰克与济民可信达成了一项许可协议，济民可信授予基因泰克一种AR靶向PROTAC全球开发权利。该交易的承诺金额为6.5亿美元，与全球水平相当。表1. 影响中国市场的TPD交易来源：GBI SOURCE交易页面信息，截止2022-12-042021年11月，辉瑞与珃诺生物达成了另一项引人注目的的合作。这是辉瑞提出的一项探索性协议，旨在评估CHAMP平台筛选肿瘤候选药物的能力。如果成功，则有望达成进一步协议。鉴于TPD领域内多样的研究潜力，中国大学也纷纷加入TPD相关研究，加上海归科学家的专业知识，未来中国TPD药物开发可能会更具差异化。点击文末“阅读原文” 申请获取完整版专题报告TPD领域尚处于早期阶段中国的研究机构、CRO、分析平台、AI研究服务提供商，以及将全球差异化的新化合物推进到临床阶段的生物技术公司正在充分参与全球开发，来深入探索TPD领域。就当前这批临床候选药物而言，任何突破性疗效结果的出现肯定会引发新一轮的投资热潮，并提高业界对该领域的预期。综上所述，靶向UPS的PROTAC和分子胶代表着探索的第一梯队，溶酶体途径和自噬途径能分解UPS系统无法分解的蛋白质，未来将会被积极关注。长远来看，TPD领域的目标是建立一种新的治疗模式，能以较传统方法更有效、更持久、毒性更小的方式靶向致病蛋白。这些都意味着药物发现和创新的新时代已经出现，并将持续引领下一个十年。参考文献：1: Protacs: Chimeric Molecules that Target Proteins to the Skp1-Cullin-F Box Complex for Ubiquitination and Degradation; http://www.pnas.org.libproxy1.nus.edu.sg/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=114386902: PROTACs: great opportunities for academia and industry (an update from 2020 to 2021); https://www-nature-com.libproxy1.nus.edu.sg/articles/s41392-022-00999-93: First-in-human phase I study of ARV-110, an androgen receptor （AR） PROTAC degrader in patients （pts） with metastatic castrate-resistant prostate cancer （mCRPC） following enzalutamide （ENZ） and/or abiraterone （ABI）; https://ascopubs-org.libproxy1.nus.edu.sg/doi/10.1200/JCO.2020.38.15_suppl.3500 4: The discovery of ARV-471, an orally bioavailable estrogen receptor degrading PROTAC for the treatment of patients with breast cancer; https://aacrjournals-org.libproxy1.nus.edu.sg/cancerres/article/81/13_Supplement/44/669238/Abstract-44-The-discovery-of-ARV-471-an-orally5: Targeted protein degradation: a new pharmacology paradigm? https://www.alacrita.com/blog/targeted-protein-degradation-a-new-pharmacology-paradigm 6: Targeted protein degraders crowd into the clinic; https://www-nature-com.libproxy1.nus.edu.sg/articles/d41573-021-00052-4 7: Recent Advances of Degradation Technologies Based on PROTAC Mechanism；https://www.mdpi.com/2218-273X/12/9/1257更多内容*本文系GBI专题报告《PROTACs: 靶向不可成药靶点》的节选版本，完整版9页报告包含TPD和PROTAC的优势分析、国内在研公司及产品概述、MNC全球TPD交易等内容。【完整版报告图表概览】表1. 部分处于临床阶段的PROTAC候选药物表2. MNCs处于临床阶段的分子胶候选药物表3. 中国部分在研的TPD药物表4. MNC在全球达成的TPD领域主要交易表5. 影响中国市场的TPD交易完整专题报告概览扫描二维码或点击“阅读原文”申请获取完整版专题报告。点击阅读原文申请获取完整版GBI专题报告

蛋白降解靶向嵌合体临床结果临床1期