导读：2020-12-10，Cell 发表 Donovan 等关于“可降解激酶组”的研究。该工作以激酶为对象，建立合成化学与化学蛋白质组学相结合的平台，用于系统注释哪些激酶更容易被小分子降解剂拉入泛素-蛋白酶体降解路径。研究不仅给出约 200 个激酶的化学先导线索，也强调降解剂发现不能简单等同于“选取最高亲和力或最高效价的结合配体再接上 E3 招募端”。

研究背景

激酶长期是药物化学中最成熟的靶点家族之一，大量 ATP 竞争性抑制剂、变构抑制剂和共价抑制剂证明了这一家族的可成药性。但抑制剂开发与靶向蛋白降解之间并不能直接画等号。对于 PROTAC 等双功能降解剂而言，靶蛋白结合只是起点，能否形成有效三元复合物、是否诱导合适的赖氨酸泛素化、细胞内暴露是否足够、蛋白质构象与亚细胞定位是否匹配，以及 E3 连接酶是否能在特定细胞环境中工作，都会影响最终降解结果。

在激酶领域，这一问题尤其突出。一方面，许多激酶已有可利用的小分子配体，似乎为降解剂设计提供了天然入口；另一方面，激酶家族高度同源，配体选择性、构象状态、激酶复合体组成和细胞表达量差异都会影响降解谱。Donovan 等的工作即围绕这一矛盾展开：与其逐个靶点凭经验优化，不如建立一个覆盖更广的化学生物学平台，系统比较配体、连接子、E3 招募端和蛋白质组读数之间的关系。

核心内容

该研究构建了一个用于注释“degradable kinome”的平台。核心思路是将可覆盖多种激酶的结合配体与 E3 连接酶招募模块相连，形成一组激酶降解剂候选物，并利用定量化学蛋白质组学检测细胞内激酶蛋白水平的变化。研究对象不是单一激酶，而是将激酶家族作为整体进行扫描，从而观察哪些靶点在相同或相近化学框架下更容易被降解，哪些靶点虽可被配体结合却未产生充分降解。

在降解系统方面，工作围绕泛素-蛋白酶体系统展开，降解剂通过招募 E3 连接酶使目标激酶进入泛素化与蛋白酶体处理路径。文中涉及的降解剂设计体现了典型 PROTAC 逻辑：一端为激酶结合基团，一端为 E3 招募基团，中间由连接子调节空间取向、柔性和物理化学性质。与传统单靶点优化不同，该研究将多靶向激酶配体转化为可用于蛋白质组读数的化学探针，借此获得广谱但可比较的降解图谱。

数据层面，研究给出约 200 个激酶的化学先导线索，为选择性激酶降解剂和多激酶降解剂的开发提供了起点。更重要的是，结果显示“最高效价结合物优先”并不总能产生最佳降解剂。某些配体虽然结合能力强，却可能因为三元复合物几何构型、连接子出口方向、细胞内分布或可泛素化位点暴露不理想而无法有效降解；相反，一些并非最强结合的起始配体，在合适连接方式和 E3 招募条件下可能产生更好的降解表现。

机制与证据

研究证据主要来自化学合成、细胞处理和定量蛋白质组学读数的组合。通过比较不同降解剂处理后激酶蛋白丰度变化，作者能够在蛋白质组范围内判断哪些激酶发生下降，并区分直接或近似直接的降解候选与非特异性细胞应激造成的蛋白变化。对于药物化学读者而言，这种设计的价值在于把“降解是否发生”转化为可批量比较的数据，而不是仅依赖单个 Western blot 或单靶点活性实验。

靶点层面，研究聚焦激酶家族，不把降解谱局限于某一个疾病相关激酶。这样的设置使数据具有资源属性：同一化学系列可揭示不同激酶之间的可降解性差异，也能帮助判断某一激酶是否值得进入更精细的降解剂优化。模型层面，研究使用细胞系统进行蛋白质组读数，强调的是细胞内靶蛋白丰度改变，而非纯化蛋白结合或酶活抑制。对于 TPD 研究来说，这种细胞内证据更接近降解剂真正需要解决的问题。

机制上，作者还开发了多靶向降解剂，用于回答泛素介导激酶降解中的基础问题。其中一个重要发现是，激酶降解可依赖 p97 unfoldase 活性。p97 又称 VCP，是蛋白质质量控制和蛋白酶体相关降解过程中重要的 AAA+ ATPase。该结果提示，对于结构稳定、复合体结合或构象较紧密的激酶蛋白，仅有泛素化信号可能不足以解释完整降解过程，蛋白从复合体或细胞结构中被提取、展开并递交给蛋白酶体，同样可能成为限制步骤。

这一点对降解剂设计具有直接启示。若某个激酶出现“结合充分但降解有限”的现象，问题不一定只在配体亲和力，也可能在三元复合物构型、泛素链形成、蛋白质可及性、p97 相关处理步骤或蛋白酶体递交效率。因而，优化策略需要同时考察结合、细胞通透性、连接子、E3 选择、蛋白质组选择性和降解动力学，而不是把酶抑制活性作为唯一排序指标。

为什么值得关注

第一，这项研究把激酶降解从“单个靶点项目”推进到“家族级资源”层面。激酶家族成员众多，疾病关联丰富，已有配体基础扎实，是检验靶向降解规律的理想对象。一个覆盖广泛的可降解性图谱可以帮助研究者更快筛选候选靶点，减少在不易降解靶点上进行盲目优化的时间成本。

第二，研究为药物化学提供了更现实的设计框架。传统小分子优化常以结合亲和力、酶活 IC50、选择性和 ADME 属性为主线；降解剂优化则必须加入三元复合物、E3 招募、蛋白质组选择性和降解深度等维度。Donovan 等的数据说明，最高效价结合配体并不必然是最佳降解剂起点，这一结论对激酶降解项目的先导选择具有提醒意义。

第三，该工作为多靶向降解剂的理性使用提供依据。激酶抑制剂领域长期存在多靶点药理，某些场景下多激酶活性可能带来疗效，也可能带来安全性问题。通过蛋白质组学直接观察降解谱，可以更清楚地识别哪些激酶被降解、降解强度如何、是否存在意外靶点下降。相较只测抑制谱，降解谱能够给出另一层药理信息。

第四，p97 依赖性的发现把激酶降解与更广泛的蛋白稳态机制连接起来。PROTAC 设计常强调 E3 连接酶选择和目标蛋白泛素化，但蛋白酶体降解并非只由泛素标记决定。对于某些结构域复杂或参与多蛋白复合体的激酶，解折叠、提取和递交过程可能影响降解效率。这为解释不同靶点之间的可降解性差异提供了机制入口。

边界与待验证问题

这项研究的定位是资源和方法学蓝图，而不是某一个临床候选药物的完整开发报告。约 200 个激酶的先导线索为进一步药物化学优化提供入口，但先导线索并不等同于具有合适体内暴露、安全窗和疾病模型疗效的候选分子。对于每一个具体靶点，仍需重新评估选择性、降解动力学、细胞类型差异、蛋白恢复速度和下游功能影响。

细胞模型也是重要边界。不同细胞中激酶表达量、E3 连接酶水平、蛋白复合体状态和蛋白酶体活性不同，同一降解剂可能呈现不同降解谱。因此，资源数据适合用来排序和提出假设，但不应被直接外推为所有疾病背景中的一致结果。对于产业项目，仍需在相关疾病细胞、原代样本或更接近病理状态的模型中验证。

另一个待验证问题是选择性与多靶点效应的平衡。多靶向降解剂有助于绘制家族图谱，也可作为机制探针，但药物开发中是否需要保留多激酶降解，取决于疾病生物学和安全性窗口。降解剂相较抑制剂具有事件驱动特征，靶蛋白下降可能带来更持久的药理影响，因此脱靶降解的解释和管理需要更严格的蛋白质组学证据。

最后，p97 依赖性提示降解过程存在泛素化之后的限制步骤，但不同激酶是否共享同一限制机制、哪些结构特征决定 p97 参与程度、E3 类型与 p97 需求之间是否存在规律，仍需更多定量实验支持。这类问题也说明，家族级可降解性图谱的价值不仅在于找先导化合物，也在于提出可被机制研究继续检验的假设。

参考信息

来源：Donovan KA, Ferguson FM, Bushman JW, et al. “Mapping the Degradable Kinome Provides a Resource for Expedited Degrader Development.” Cell / PubMed，published Dec 10 2020。URL：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33275901/