导读：2018 年 9 月 14 日，An 与 Fu 在 EBioMedicine 在线发表综述《Small-molecule PROTACs: An emerging and promising approach for the development of targeted therapy drugs》。文章围绕小分子 PROTAC 的组成、设计原则、代表性靶点和转化挑战展开，试图回答一个药物发现领域正在反复讨论的问题：当小分子不再只是占据活性位点，而是被设计为诱导目标蛋白降解的“双功能分子”时，靶向治疗药物的开发边界会发生怎样的变化。

研究背景

传统小分子靶向药物多依赖抑制酶活、阻断配体结合或干扰蛋白相互作用，其优势在于结构清晰、药代性质可优化、临床开发经验丰富。但这种模式也存在明显边界：许多致病蛋白缺乏可成药口袋；部分蛋白的病理作用来自支架功能而非催化活性；即使存在强效抑制剂，耐药突变、补偿通路和持续占靶需求仍可能限制疗效。小分子 PROTAC 将“结合”转化为“降解”提供了另一种思路：通过一个靶蛋白配体、一个连接子和一个 E3 连接酶配体，把目标蛋白与细胞内泛素化机器拉近，促使其被泛素标记并进入蛋白酶体通路。

在本综述发表之前，PROTAC 领域已从早期肽类分子逐步走向更适合药物化学优化的小分子体系。VHL、CRBN 等 E3 连接酶配体的可用性，BET 抑制剂、核受体配体和多类激酶抑制剂的积累，使研究者能够较系统地探索靶点配体、连接子长度和 E3 招募方式之间的关系。An 与 Fu 的文章正是在这一阶段对小分子 PROTAC 进行概括，既强调其作为靶向治疗策略的潜力，也提示其距离常规药物开发范式仍有不少待解决问题。

核心内容

综述首先梳理了小分子 PROTAC 的基本设计框架。一个典型 PROTAC 分子由三部分构成：一端识别目标蛋白，另一端识别 E3 连接酶，中间通过连接子调节空间距离、柔性、极性和构象。目标蛋白配体可以来自已知抑制剂、拮抗剂或高亲和力结合分子；E3 端则常见于能结合 VHL 或 CRBN 的小分子配体；连接子并非简单“间隔臂”，而是影响三元复合物形成、细胞通透性、稳定性和选择性的核心变量。

文章随后总结了截至该日期已公开的小分子 PROTAC 靶点进展。BET 家族蛋白是小分子 PROTAC 研究中较具代表性的对象，相关分子显示出将 BRD 蛋白从“可抑制”推向“可降解”的可行性。核受体方向也受到关注，雄激素受体和雌激素受体等蛋白具有明确疾病关联，配体基础较好，适合用于验证降解策略是否能克服单纯拮抗或抑制的局限。激酶靶点方面，已有研究将临床或实验用激酶抑制剂作为靶向端，与 E3 配体连接，诱导特定激酶或融合蛋白降解。除上述类别外，综述也将更广泛的致病蛋白纳入讨论，提示 PROTAC 的价值并不局限于传统酶类靶点。

对于药物开发而言，综述强调小分子 PROTAC 的吸引力来自其作用方式差异。传统抑制剂往往需要维持足够浓度以持续占据靶点，而 PROTAC 在理想情况下可通过事件驱动方式诱导多轮降解；传统药物可能只能抑制一个功能域，PROTAC 则有机会移除整个蛋白，从而影响催化活性、支架作用和非酶功能。这种差异使 PROTAC 被视为靶向治疗药物开发中的新兴方向。

机制与证据

PROTAC 的关键机制不是简单的双端结合，而是形成有效的“目标蛋白—PROTAC—E3 连接酶”三元复合物。只有当三元复合物的构象、稳定性和界面足以促进泛素转移时，目标蛋白才可能被标记并进入蛋白酶体降解通路。因此，一个靶点配体亲和力高，并不必然意味着对应 PROTAC 降解效率高；一个 E3 配体可用，也不保证所有靶点都能被同样有效地招募。

综述提到的代表性研究共同说明，降解效率受多因素共同控制。靶点端决定分子是否能够进入正确结合位点；E3 端决定招募哪类泛素化机器；连接子长度、刚柔性和化学性质决定两个蛋白在空间中的相对排列。若连接子过短，可能无法容纳三元复合物；若过长或过柔，可能带来熵损失、构象分散和细胞性质下降。对 BET 蛋白、核受体和激酶靶点的研究显示，少数原子或连接位点变化即可显著改变降解强度、选择性和细胞活性。

另一个重要证据方向来自选择性。PROTAC 的选择性不完全等同于靶点配体的选择性，而是叠加了靶点结合、E3 招募、三元复合物界面和细胞内蛋白环境等因素。对于同一家族的相近蛋白，PROTAC 可能呈现不同降解谱；对于同一靶点，不同 E3 配体和连接子也可能导致不同的降解结果。这提示药物化学优化不能只依赖二元结合数据，还需要结合细胞降解曲线、时间依赖性、浓度依赖性和蛋白组层面的选择性观察。

为什么值得关注

这篇综述值得关注，首先在于它把小分子 PROTAC 放在靶向治疗药物开发的框架中讨论，而不是仅视为化学生物学工具。对于药物发现团队而言，PROTAC 可能提供三类价值：其一，针对难以通过传统抑制剂充分调控的靶点；其二，针对具有非催化功能或多结构域功能的蛋白；其三，在已有靶点配体基础上，通过分子重构获得不同于抑制剂的药理行为。

其次，综述强调了“可设计性”与“复杂性”并存。小分子 PROTAC 看似由三部分拼接而成，但真正决定成败的是整体分子构象和细胞内事件链条。目标蛋白配体、E3 配体和连接子之间并不存在通用模板。一个在某个靶点上表现优良的连接方式，换到另一个蛋白上未必有效；一个能招募 E3 的配体，也可能因为分子尺寸、极性或构象限制而影响细胞活性。这使 PROTAC 开发更接近系统性优化，而非简单模块组合。

第三，文章对靶点范围的梳理具有阶段意义。BET 蛋白证明了表观遗传调控蛋白可通过降解方式干预；核受体研究展示了与肿瘤内分泌依赖通路相关的应用想象；激酶降解则提示，即便已有成熟抑制剂，降解策略仍可能带来新的药理问题和开发机会。这些例子共同推动小分子 PROTAC 从概念验证走向更广泛的靶点探索。

边界与待验证问题

综述也明确指出，小分子 PROTAC 要成为可开发的治疗药物，仍需解决多项挑战。首先是分子量和理化性质。PROTAC 通常大于传统小分子，氢键供受体、极性表面积和构象柔性也更复杂，这可能影响膜通透性、口服暴露、组织分布和代谢稳定性。如何在保持三元复合物形成能力的同时改善药代性质，是药物化学优化的核心难题。

其次是选择性与安全性。E3 连接酶在不同细胞类型、组织和疾病状态中的表达并不一致，过度或不当招募 E3 可能产生非预期蛋白降解。对于治疗用途而言，研究者不仅要证明目标蛋白下降，还要确认降解是否足够选择性、是否可逆、是否与预期生物学效应一致，以及是否会触发细胞应激或广泛蛋白稳态扰动。

第三是三元复合物优化。PROTAC 的活性往往具有非线性特征，高浓度下可能因二元复合物竞争而降低有效三元复合物比例。不同细胞模型中蛋白丰度、E3 表达量和蛋白酶体状态差异，也会影响结果解读。因此，单点浓度的蛋白下降并不足以支撑完整判断，更需要系统考察降解深度、速率、持续时间、恢复过程和功能输出。

最后是靶点选择。并非所有疾病相关蛋白都适合用 PROTAC 方式处理。目标蛋白的亚细胞定位、可接近赖氨酸、复合体环境、更新速率和致病机制都会影响降解策略的价值。综述的谨慎态度在于：小分子 PROTAC 具有清晰潜力，但仍需更多结构、生化、细胞和动物层面的证据来支持其作为治疗药物的普适性。

参考信息

文章标题：Small-molecule PROTACs: An emerging and promising approach for the development of targeted therapy drugs。

作者：An 与 Fu。

期刊：EBioMedicine。

在线发表日期：2018 年 9 月 14 日。

链接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30224312/