6月24日，Nature Chemical Biology 在线发表题为 A small-molecule VHL molecular glue degrader for cysteine dioxygenase 1 的研究论文。该研究由 Novartis Biomedical Research 团队完成，报道了一类能够结合 pVHL 的小分子分子胶，可将半胱氨酸双加氧酶 1（CDO1）招募至 VHL–Cullin–RING E3 连接酶复合体，并诱导 CDO1 发生选择性降解。对于长期由 CRBN、DCAF15 等体系主导的分子胶研究而言，这项工作的重要性不在于提出一个立即可转化的药物候选物，而在于给出了一个围绕 VHL 发现新底物、验证三元复合物并解析结构基础的完整实验范式。

事件背景：VHL 从 PROTAC 配体走向分子胶平台

VHL 是靶向蛋白降解领域最常用的 E3 连接酶之一。过去多年中，VHL 配体在双功能 PROTAC 分子中被广泛用于招募 CRL2-VHL 复合体，典型机制是通过连接子将靶蛋白配体与 VHL 配体连接，使靶蛋白靠近泛素化机器。然而，单价小分子直接诱导 VHL 与新底物形成稳定、可降解的复合物，一直缺少足够丰富的实例。相比之下，CRBN 分子胶已有 IMiD 类药物、GSPT1 降解剂、IKZF 家族降解剂等较清晰的结构和药理学基础。

此次研究将问题转向一个更基础也更具挑战性的方向：能否利用已有的 VHL 小分子结合口袋，通过小分子诱导新的蛋白—蛋白相互作用，而不是依赖双功能连接子。研究团队使用蛋白阵列筛选 VHL 小分子诱导的相互作用，发现 CDO1 可在特定 VHL 配体存在下被招募到 VHL 复合体。CDO1 是半胱氨酸代谢相关酶，并非传统意义上的肿瘤驱动靶点，因此该发现更适合作为化学生物学工具和机制验证模型，而非直接药物开发故事。

核心进展：从蛋白阵列到细胞降解的多层验证

研究的起点是蛋白微阵列筛选。团队使用带标记的 VHL 复合体和一组 VHL 结合小分子，寻找在化合物存在时能够与 VHL 发生新相互作用的蛋白。筛选结果指向 CDO1，随后通过 SPR、NMR、TR-FRET 等生物物理和生化方法确认：代表性化合物可促进 VHL 与 CDO1 形成小分子依赖的三元复合物。换言之，小分子并不是简单抑制 VHL 与 HIF1α 的天然识别，而是利用 VHL 的 HIF1α 结合区域重塑出一个能够接纳 CDO1 的新界面。

在细胞层面，研究进一步使用 NanoBiT 和 HiBiT 等邻近与蛋白水平检测体系，证明 VHL 与 CDO1 的诱导邻近可以转化为 CDO1 蛋白下降。工程化 786-0 细胞中的 VHL 有无对照、蛋白酶体抑制剂 MG132、NEDD8 激活酶抑制剂 MLN4924 等实验，共同支持该过程依赖 VHL、CRL 泛素化通路和蛋白酶体系统。研究还在 HUH-7 等细胞背景下观察到内源性 CDO1 的下调，并通过定量蛋白质组学评估选择性，为“分子胶招募—泛素化—蛋白降解”的链条提供了较完整证据。

  • 筛选策略：以 VHL 小分子化学物质和蛋白阵列寻找新底物，而不是从已知疾病靶点出发。
  • 机制验证：使用 SPR、NMR、TR-FRET、NanoBiT、HiBiT 和 western blot 等方法交叉确认三元复合物与降解效应。
  • 细胞依赖性：VHL 缺失或泛素—蛋白酶体通路受阻时，CDO1 降解信号被削弱或阻断。
  • 选择性观察：蛋白质组学数据显示 CDO1 是主要受影响蛋白之一，提示该体系具有可作为化学探针继续优化的基础。

结构意义：小分子识别的是复合界面而非单一口袋

这篇论文的技术亮点在于结构解析。研究团队结合突变、物种差异分析、蛋白—蛋白对接和基于分子动力学的溶剂分析，预测 CDO1 参与 VHL 招募的关键区域；随后通过 VHL、CDO1 与降解剂分子的三元复合物 X 射线晶体结构验证了这一界面模型。结构结果显示，小分子一端维持与 VHL 口袋的相互作用，另一端与 CDO1 表面形成氢键和疏水相互作用，从而把原本缺乏稳定结合的两个蛋白组织成可被 CRL2-VHL 识别的复合体。

CDO1 的 Q99 位点在论文中被作为关键接触位点讨论。相关突变会显著削弱化合物介导的 VHL–CDO1 招募，并影响细胞中的降解表现。这一结果说明，VHL 分子胶的底物选择性并不只由 VHL 配体决定，而是来自小分子、E3 表面、底物蛋白表面三者共同形成的复合界面。对于药物化学设计而言，这意味着优化目标不应仅是提高二元 VHL 亲和力，还要同时考虑三元复合物协同性、底物表面互补性、钩效应风险和细胞内有效浓度窗口。

行业意义：非 CRBN 分子胶的可发现性被进一步打开

分子胶降解剂的产业吸引力在于单价、低分子量和潜在口服性质，但其发现长期依赖经验、表型筛选或对少数 E3 连接酶的结构认知。CRBN 体系的成功为分子胶提供了明确参照，却也造成行业管线在 E3 选择上较为集中。VHL 是 PROTAC 领域最成熟的 E3 之一，已有大量配体、结构和细胞工具积累。如果 VHL 也能系统性地产生单价分子胶，那么非 CRBN 分子胶的化学空间、底物空间和筛选逻辑都会被进一步拓展。

这项研究还提示，E3 配体库并不只服务于双功能降解剂，也可被重新用于寻找意外的新底物。蛋白阵列、邻近报告系统、定量蛋白质组学与结构生物学的组合，为发现“弱、瞬时、界面依赖”的分子胶相互作用提供了可复用路线。对 TPD 公司和平台型团队而言，这种策略尤其适合回答两个问题：某个 E3 是否存在可被小分子诱导的新底物谱；以及某类配体是否能通过微小取代基变化改变底物选择性。

风险与后续观察点

需要保持克制的是，CDO1 本身并不是一个已经明确验证的高价值治疗靶点，论文中的化合物主要体现为机制探针和发现工具。后续能否转化为更广泛的 VHL 分子胶平台，仍取决于几个因素：第一，VHL 结合口袋是否能支持足够多样的底物表面识别；第二，类似筛选能否稳定发现具有疾病相关性的蛋白底物；第三，分子胶对 HIF 通路、VHL 天然底物识别以及组织特异性表达的影响需要更系统评估；第四，单价分子胶虽然结构较简洁，但仍可能面对选择性不足、细胞通透性、暴露量与安全窗口之间的平衡问题。

从行业观察角度看，这篇论文的价值更接近“方法学节点”而非“管线节点”。它证明 VHL 不只是 PROTAC 中的被动招募模块，也可以通过小分子诱导形成新的底物识别界面。若未来更多 E3 连接酶能够通过类似策略发现可结构解析、可细胞验证的分子胶底物，TPD 领域对“可降解蛋白组”的理解将从靶点配体驱动，进一步走向 E3—底物界面驱动。

参考信息：Tutter A., Buckley D., Golosov A. A. 等，A small-molecule VHL molecular glue degrader for cysteine dioxygenase 1，Nature Chemical Biology，在线发表日期：2025年6月24日，DOI：10.1038/s41589-025-01936-x。