导读：European Journal of Medicinal Chemistry 于 2018 年 2 月 25 日刊发的研究报道了一类 Keap1 依赖性肽类 PROTAC，用于在细胞内敲低 Tau 蛋白。该工作将 Tau 识别肽段与 Keap1 招募单元整合，尝试把 Tau 拉近至 Keap1-Cul3 泛素连接酶体系，从而触发多聚泛素化与蛋白酶体降解。对神经退行性疾病相关蛋白而言，这一研究更适合作为化学生物学工具与降解系统探索，而不宜被解读为疾病治疗效果已经得到验证。

研究背景

Tau 是神经元内重要的微管相关蛋白，其异常修饰、错误折叠和聚集与多类 tauopathy 相关疾病研究密切相关。传统小分子药物设计通常依赖活性位点或明确口袋，而 Tau 这类以结构动态性和蛋白相互作用为特征的靶标并不容易用经典抑制剂逻辑处理。因此，通过细胞自身蛋白质质量控制系统降低 Tau 水平，成为化学生物学研究中的一个值得探索方向。

PROTAC 的核心并不是简单阻断靶蛋白功能，而是用双功能分子同时接近靶蛋白和 E3 泛素连接酶，使靶蛋白被泛素化并交由蛋白酶体处理。早期 PROTAC 体系中，研究者已尝试利用不同 E3 连接酶或其适配蛋白作为招募端。Keap1 是 Cullin 3 相关 E3 连接酶复合物的重要底物适配蛋白，生理上参与 NRF2 等蛋白的识别与降解调控。本研究的意义在于，将 Keap1 作为可被 PROTAC 策略利用的 E3 适配因子，并把这一思路应用到 Tau 蛋白敲低场景。

核心内容

论文题为“Discovery of a Keap1-dependent peptide PROTAC to knockdown Tau by ubiquitination-proteasome degradation pathway”。研究团队构建的是肽类 PROTAC，而不是完全小分子化合物。其设计逻辑包括三个要素：一端用于识别 Tau，另一端用于结合 Keap1，中间通过合适连接方式形成能够在细胞内发挥作用的双功能分子。

文中代表性体系为 peptide 1。研究显示，peptide 1 在体外能够与 Keap1 和 Tau 形成有效结合；在细胞层面，研究者进一步观察其细胞进入能力，并通过荧光相关实验判断其在细胞内分布。随后，研究将重点放在 peptide 1 是否能把 Tau 与 Keap1 拉近，以及这种拉近是否能够转化为 Tau 蛋白水平下降。

与传统 Tau 聚集抑制或激酶调控思路相比，这项工作强调的是“降解”而非“抑制”。在药物化学启示上，它提示 Tau 这类非酶蛋白也可被纳入诱导降解框架，但所采用的肽类结构也天然带来细胞穿透、稳定性、体内递送和组织分布等挑战。

机制与证据

该研究的机制路径可概括为：peptide 1 识别 Tau，同时招募 Keap1；Keap1 作为 Cul3 E3 泛素连接酶复合物的适配蛋白，使 Tau 更接近泛素化机器；Tau 经多聚泛素化标记后，通过蛋白酶体途径被降解。论文以多层实验支持这一判断，而不是只停留在结合活性。

首先，体外结合实验显示 peptide 1 能够与 Keap1 和 Tau 发生相互作用，为三元接近提供了基础。其次，在细胞实验中，研究者观察到 peptide 1 与细胞内 Keap1 的共定位，并通过共免疫沉淀实验提示 Tau 与 Keap1 在 peptide 1 作用下发生关联。这一部分证据对应 PROTAC 机制中最关键的一步：目标蛋白与 E3 连接酶系统被人工拉近。

再次，流式细胞术和 Western blot 等结果显示，peptide 1 可降低细胞内 Tau 水平，并呈现时间和浓度依赖特征。这说明观察到的 Tau 下降并非单一时间点的偶然现象，而是与处理条件存在关联。更重要的是，Keap1 siRNA 沉默实验和蛋白酶体抑制剂 MG132 干预实验进一步支持 Tau 下降依赖 Keap1 以及蛋白酶体通路。若 Keap1 被干扰，或蛋白酶体功能被抑制，peptide 1 诱导 Tau 降低的过程即受到影响，这与 Keap1 依赖性泛素-蛋白酶体降解假设相吻合。

此外，论文还通过 Tau 多聚泛素化相关实验，将蛋白水平下降与泛素化过程联系起来。对 PROTAC 研究而言，这类证据尤其重要，因为目标蛋白减少可能来自转录、翻译、细胞毒性或其他间接效应；只有结合 E3 依赖性、蛋白酶体依赖性和泛素化证据，才能较有力地说明该体系确实在触发靶向蛋白降解。

为什么值得关注

这项研究值得关注，首先在于它把 Tau 这一与神经退行性疾病研究高度相关的蛋白纳入 PROTAC 降解框架。Tau 并不是经典酶靶点，其病理相关性更多体现为异常积累、修饰状态和聚集过程。因此，直接降低 Tau 蛋白水平在概念上具有吸引力，也能为 Tau 生物学研究提供工具。

其次，研究将 Keap1 引入 PROTAC 设计。与常见 E3 连接酶体系相比，Keap1-Cul3 复合物拥有明确的细胞内蛋白降解功能，且 Keap1 本身作为底物适配蛋白具有可被配体或肽段识别的结构基础。该论文提示，PROTAC 的 E3 端并不必局限于少数已被反复使用的连接酶，只要能够形成合适的空间接近和泛素化构象，新的 E3 适配系统也可能成为降解设计资源。

再次，肽类 PROTAC 对蛋白-蛋白相互作用靶点具有一定设计弹性。肽段可提供较大的结合界面，适合识别缺乏深口袋或结构柔性的蛋白区域。对于 Tau 这样的蛋白，肽类识别元件可能比传统小分子更容易建立初始结合模型。作为早期工具体系，peptide 1 的价值更多在于验证“Keap1 招募-Tau 接近-泛素化-蛋白酶体降解”这条链路是否可行。

边界与待验证问题

需要强调的是，这项研究仍属于早期化学生物学和工具分子探索。论文证明的是特定细胞实验条件下 Tau 可被 Keap1 依赖性肽类 PROTAC 敲低，并不等同于已证明疾病治疗效果。Tau 相关疾病涉及复杂脑区分布、细胞类型、蛋白修饰状态、聚集形态和神经网络功能，仅凭细胞内 Tau 水平下降，尚不能外推到疾病改善。

肽类 PROTAC 的开发边界也十分清楚。其一，细胞穿透能力是关键问题。论文中 peptide 1 被证明具有一定细胞进入能力，但肽类分子在不同细胞类型、不同组织环境中的进入效率可能差异很大。其二，稳定性与代谢降解风险需要系统评估。肽段容易受到蛋白酶影响，半衰期、血浆稳定性和细胞内稳定性都会影响真实降解窗口。

其三，递送问题尤为突出。Tau 相关研究常常指向中枢神经系统，而肽类分子能否跨越相关生物屏障、能否到达合适细胞类型、能否在有效浓度下维持足够时间，都是远超体外细胞实验的难题。其四，Keap1 作为氧化应激调控网络中的关键适配蛋白，其招募是否会影响 NRF2 相关通路、是否带来非预期蛋白降解或细胞应激变化，也需要更全面的选择性和机制评估。

因此，本文更适合被视为 Tau 降解和 Keap1 型 PROTAC 设计的一次概念验证。它提供了清晰的机制证据链，也揭示了肽类降解剂从工具分子走向可转化体系前必须面对的药物化学与递送障碍。对 PROTAC 领域而言，其启示不在于立即给出成熟药物方案，而在于拓展了 E3 连接酶选择和非酶靶蛋白降解设计的想象空间。

参考信息

来源：Discovery of a Keap1-dependent peptide PROTAC to knockdown Tau by ubiquitination-proteasome degradation pathway，European Journal of Medicinal Chemistry，2018 Feb 25;146:251-259。URL：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29407955/