撰文丨雪月

在傳統(tǒng)的藥理理解中，小分子激酶抑制劑被視為通過(guò)阻斷催化活性實(shí)現(xiàn)治療效應(yīng)的分子。然而，越來(lái)越多的研究現(xiàn)象提示，某些抑制劑不僅抑制激酶活性，還會(huì)引發(fā)靶蛋白自身的降解。盡管這些散見的觀察引人關(guān)注，它們背后的普遍性、系統(tǒng)規(guī)律以及分子機(jī)制始終缺乏深入闡明。

近日， 來(lái)自?shī)W地利科學(xué)院的Georg E. Winter團(tuán)隊(duì)在Nature上發(fā)表題為Inhibitors supercharge kinase turnover through native proteolytic circuits的文章。本研究通過(guò)構(gòu)建大規(guī)模、動(dòng)態(tài)的激酶豐度圖譜，首次系統(tǒng)展示了抑制劑誘導(dǎo)的激酶降解是一種廣泛且具有規(guī)律性的生物學(xué)現(xiàn)象，并揭示了其與細(xì)胞內(nèi)固有降解機(jī)制之間的耦合關(guān)系。

研究團(tuán)隊(duì)在 K562 細(xì)胞中構(gòu)建了包含 98 種激酶（包括 10 種熱點(diǎn)突變體）的 NanoLuc 融合表達(dá)體系，將其暴露于 1,570 種激酶抑制劑，并在 2 至 18 小時(shí)的時(shí)間范圍內(nèi)監(jiān)控蛋白豐度變化。所得數(shù)據(jù)構(gòu)成了一個(gè)前所未有的“激酶降解地圖”。分析顯示，多達(dá)232個(gè)抑制劑–激酶組合出現(xiàn)顯著降解事件，共有66種激酶曾被至少一種化合物觸發(fā)降解，其中許多事件具有高度選擇性。這一結(jié)果明確指出激酶抑制劑觸發(fā)蛋白降解絕非偶然，而是藥物–細(xì)胞系統(tǒng)中一種被忽視的普遍現(xiàn)象。

在對(duì)整體降解模式的解析中， HSP90 伴侶蛋白的確參與了部分降解事件，尤其是其傳統(tǒng)意義上的 client 激酶更易失穩(wěn)。然而，大量實(shí)例無(wú)法歸因于伴侶蛋白機(jī)制，并且抑制劑誘導(dǎo)的降解與 PROTAC 可降解性之間不具相關(guān)性，說(shuō)明這一現(xiàn)象屬于完全不同的一類藥理機(jī)制。文章提出一個(gè)關(guān)鍵概念，抑制劑能夠?qū)⒓っ竿葡蛞环N“更易被細(xì)胞降解的狀態(tài)”，從而強(qiáng)化細(xì)胞固有的蛋白質(zhì)降解通路。這種“supercharging effect”比傳統(tǒng)意義上的抑制作用更為深刻，因?yàn)樗淖兞思?xì)胞對(duì)靶蛋白的命運(yùn)判斷。

為了深入理解這一生物學(xué)原則，作者選取了三種代表性的激酶 LYN 、 BLK 與 RIPK2 ， 并對(duì)其降解機(jī)制進(jìn)行了細(xì)致解析。它們分別代表三種不同的細(xì)胞降解策略，也共同揭示了一個(gè)統(tǒng)一的規(guī)律。

LYN 的降解展示了一個(gè)典型的 “ 活性 – 穩(wěn)定性開關(guān) ” 。雖然 SI-3 是一種 SRC 家族抑制劑，但其主要的高親和靶點(diǎn)是 CSK ，而非 LYN 。本研究發(fā)現(xiàn)， SI-3 通過(guò)抑制 CSK 這一上游抑制激酶，意外解除對(duì) LYN 的負(fù)向調(diào)控，使 LYN 處于更高的活化狀態(tài)?；罨蟮? LYN 會(huì)被內(nèi)源性 E3 連接酶 CBL 與 CBLB 快速識(shí)別并泛素化，最終被降解。這種降解并非藥物直接作用于 LYN 所致，而是通過(guò)擾動(dòng)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，使 LYN 被細(xì)胞 “ 誤判 ” 為應(yīng)當(dāng)清除的活化狀態(tài)。這個(gè)例子突顯了 網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)在藥物誘導(dǎo)降解中的關(guān)鍵作用 。

BLK 的案例則展示了 細(xì)胞定位狀態(tài)的轉(zhuǎn)變 如何成為降解觸發(fā)器。抑制劑 TAK285 并不直接高親和結(jié)合 BLK ，但卻能顯著降低其穩(wěn)態(tài)水平。 CRISPR 篩選提示 γ-secretase 復(fù)合體在 TAK285 誘導(dǎo)的 BLK 降解中發(fā)揮核心作用。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)表明， TAK285 能促使 γ-secretase 切斷位于 BLK N 端的 myristoylation 錨定，使 BLK 從細(xì)胞膜脫離進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)。這種跨膜定位的突然轉(zhuǎn)變暴露了一個(gè)固有不穩(wěn)定的蛋白形式，使 BLK 被迅速降解。更重要的是，深度突變掃描與 AlphaFold 建模揭示了 BLK N 端前七個(gè)氨基酸構(gòu)成了降解敏感 “ 密碼 ” ，部分位點(diǎn)對(duì)于 γ-secretase 的識(shí)別和定位改變至關(guān)重要。由此可見，抑制劑并不一定需要直接與靶點(diǎn)結(jié)合，只需改變其細(xì)胞亞定位即能引發(fā)降解。

RIPK2 的案例進(jìn)一步展示了 高階蛋白裝配狀態(tài) 在降解中的關(guān)鍵作用。 RI-4 是一種直接結(jié)合 RIPK2 的抑制劑，但其降解并不經(jīng)過(guò)傳統(tǒng)的蛋白酶體途徑，而是依賴自噬 – 溶酶體系統(tǒng)。研究發(fā)現(xiàn)， RI-4 會(huì)誘導(dǎo) RIPK2 形成類似生理感染反應(yīng)中的 “RIPosome” 聚集體，并招募自噬適配子 p62 以及 UBL 結(jié)構(gòu)域蛋白 TMUB1 。后者促進(jìn)聚集體的成熟，并將其引導(dǎo)進(jìn)入自噬降解路徑。這一機(jī)制模仿了細(xì)胞清除受刺激免疫信號(hào)復(fù)合體的天然過(guò)程。換言之，抑制劑通過(guò)引導(dǎo)特定的聚集狀態(tài)來(lái)觸發(fā)降解，而不是僅通過(guò)活性抑制。

這一研究不僅重新定義了小分子抑制劑的作用方式，也為藥物設(shè)計(jì)帶來(lái)了全新的視角。過(guò)去強(qiáng)調(diào)PROTAC等“外源誘導(dǎo)降解”技術(shù)，而本文揭示，其實(shí)許多普通抑制劑已經(jīng)在無(wú)意間觸發(fā)了“內(nèi)源性降解”。理解這些機(jī)制不僅可以幫助解釋某些藥物的特殊選擇性或副作用，也為開發(fā)新型降解藥物提供了思路：未來(lái)的藥物也許無(wú)需構(gòu)建大型雙功能分子，而只需要精準(zhǔn)地驅(qū)動(dòng)靶蛋白進(jìn)入一種 “ 細(xì)胞愿意清除它 ” 的狀態(tài)。

https://doi.org/10.1038/s41586-025-09763-9

制版人： 十一

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