2024 年 9 月 19 日，Communications Biology 发表题为“Targeted protein degradation using chimeric human E2 ubiquitin-conjugating enzymes”的论文。该研究将靶向蛋白降解的“招募逻辑”从常见的 E3 连接酶进一步前移到 E2 泛素结合酶层面：研究团队把人源 E2 酶与靶蛋白结合结构域融合，构建类似 bioPROTAC 的嵌合蛋白，使靶蛋白直接被带到 E2 相关泛素转移环境中，从而触发泛素化和蛋白酶体降解。论文于 2024 年 9 月 19 日在线发表，研究对象包括 SHP2、KRAS 等细胞内蛋白。 :contentReference[oaicite:0]{index=0}
事件背景：bioPROTAC 从 E3 招募扩展到 E2 招募
传统小分子 PROTAC 与分子胶通常通过促成靶蛋白、E3 连接酶及 E2-Ub 体系之间的有效近邻来实现降解；已有 bioPROTAC 则多采用“E3 降解域+靶向结合域”的融合蛋白设计。该论文的关键问题是：如果不直接改造 E3，而是把靶蛋白带到人源 E2 泛素结合酶附近，是否也能形成可工作的降解系统。作者指出，E2 酶处于泛素转移级联的更中心位置，理论上可能提供不同于 VHL、CRBN 等 E3 平台的靶标适配性和细胞背景依赖性。 :contentReference[oaicite:1]{index=1}
研究首先以 SHP2 为模型靶点，将 UBE2D1 或 UBE2B 与 SHP2 结合结构域 aCS3 连接。结果显示，E2D1_aCS3 能够降低 SHP2 水平；UBE2B 构建体表现更强，在 U2OS 细胞中可观察到约 90% 的 SHP2 水平下降。作为对照，单独 E2、单独结合域或非相关靶向结构域未产生类似效果，说明降解依赖于 E2 与靶蛋白结合模块的组合。 :contentReference[oaicite:2]{index=2}
核心进展：UBE2B、UBE2D1 均可驱动蛋白降解
机制验证方面，作者通过活性位点突变、靶蛋白结合能力削弱突变和药理学抑制实验，确认该体系不是简单的表达干扰。E2 活性位点半胱氨酸突变后，构建体失去降解能力；削弱 aCS3 与 SHP2 结合后，降解也被显著削弱。蛋白酶体抑制剂 MG132 能阻断 SHP2 降解，支持其依赖 26S 蛋白酶体。与 VHL 融合体相比，E2 bioPROTAC 对 CRL 激活抑制剂 MLN4924 的反应不同，提示其工作方式并非简单复制 VHL 型 E3 bioPROTAC。 :contentReference[oaicite:3]{index=3}
研究还将体系扩展到 KRAS。作者使用 KRAS 结合 DARPin K19 构建 E2D1 或 UBE2B 融合体，在 HCT116、U2OS、MDA-MB-231 等细胞模型中观察到 KRAS 水平下降；其中 E2D1 与 VHL 融合体通常可诱导超过 70% 的 KRAS 损失，而对结合界面或 E2 催化能力进行破坏后，降解活性消失。该结果表明，E2 型 bioPROTAC 并非只适用于 SHP2 单一模型，而是具备跨靶点验证的初步基础。 :contentReference[oaicite:4]{index=4}
技术意义：弱亲和力结合域也可能成为有效 degrader 模块
论文中较有启发性的部分，是作者把 E2 bioPROTAC 与展示库筛选结合。团队以全长 SHP2 为靶标，使用 VHH 与 Tn3 类库进行筛选，并将 260 个独特序列分别接到 UBE2B 后端，在细胞中直接评估 SHP2 降解能力。筛选得到 6 个可降低 SHP2 的结合域，其中 E2B_VE9 的降解效果接近 E2B_aCS3，可带来约 90% 的 SHP2 损失。 :contentReference[oaicite:5]{index=5}
更重要的是，部分有效结合域对 SHP2 的亲和力并不高。SPR 数据显示，若干 VHH 或 Tn3 命中物的 KD 处于约 0.2 至 8 μM 范围；其中表现较好的 VE9 并不是亲和力最强的结合域。作者据此强调，bioPROTAC 活性不应仅用二元亲和力解释，表位、几何取向、E2 类型、细胞定位和泛素链形成能力都可能共同决定最终降解效率。 :contentReference[oaicite:6]{index=6}
风险与后续观察点
该研究仍主要定位为工具与机制探索，而非可直接药物化的分子形式。E2 bioPROTAC 需要通过 mRNA 或病毒载体表达，面临递送、表达量控制、免疫原性、组织选择性和蛋白稳定性等问题。与小分子 PROTAC 相比，其进入体内应用的路径更接近细胞工程、基因递送或局部表达系统，而不是传统口服或系统给药小分子。
安全性和特异性同样需要谨慎评估。作者用 DIA-MS 检测到 7657 个蛋白，并发现不同 E2 或 VHL 融合体会带来不同的全局蛋白组影响；高表达 E2D1 融合体尤其可能引发与 UPS 组件、细胞周期相关的非预期变化。论文也提醒，催化失活或弱结合突变体并不总是“中性”阴性对照，某些 E2 构建体本身就可能扰动蛋白稳态网络。 :contentReference[oaicite:7]{index=7}
从 TPD 领域看，这篇论文的价值在于提供了一个 E3 之外的生物型降解平台：E2 酶不再只是被 E3 调用的后台因子，而可以被工程化为靶标招募模块的一部分。后续值得观察的方向包括：更多 E2 家族成员与靶点组合的系统筛选；E2 与内源 E3 的协同或竞争关系；低亲和力结合域为何在特定构型中仍可高效降解；以及该体系能否在更接近疾病模型的细胞或体内环境中保持选择性和可控性。作者在讨论中也指出，需要扩大 E2 与 E3 对多个靶点的比较筛选，以验证 E2 平台是否确实具有更宽的靶标适配能力。 :contentReference[oaicite:8]{index=8}