绕开E3，直达降解！无E3连接酶配体的蛋白降解剂登上Nature子刊
作者：admin　发布时间：2026-04-07 09:33

靶向蛋白降解（TPD）是近年来新药研发最具革命性的技术方向之一，以 PROTAC 为代表的降解技术突破了传统小分子抑制剂的局限，实现 “清除致病蛋白” 的治疗目标。但传统 PROTAC 高度依赖 E3 泛素连接酶，存在配体稀缺、适用靶点有限、成药性不佳等瓶颈。

近日，西班牙研究团队在《Nature Communications》发表重磅研究“Expanding the targeted protein degradation approach with small molecule chimeras directed to the 26S proteasome”，成功开发26S靶向泛素非依赖降解剂（26S-UIDs），绕过 E3 连接酶，直接将靶蛋白递送至 26S 蛋白酶体降解，为靶向蛋白降解领域开辟全新赛道。

 

传统 PROTAC 的核心局限

经典 PROTAC 分子如同 “分子桥梁”，一端结合致病靶蛋白，一端招募 E3 泛素连接酶，通过泛素化标记靶蛋白，最终由26S蛋白酶体识别并降解。尽管PROTAC已在临床展现潜力，但其固有缺陷难以突破：

• E3 配体极度稀缺：可用于构建PROTAC的 E3 泛素连接酶配体数量极少，极大限制分子设计空间。
• 依赖泛素化过程：要求靶蛋白具备可修饰的赖氨酸位点，大量无合适位点的蛋白无法被降解。
• 组织适用性受限：E3 连接酶在不同组织中的表达量与活性差异大，导致部分靶点降解效率低下。
• 成药性挑战：PROTAC 分子量大、溶解度差，口服吸收与体内代谢难以优化。

这些问题促使学界寻找不依赖 E3、不依赖泛素化的新型降解策略。

 

26S-UIDs：颠覆性的降解新机制

研究团队跳出传统思路，选择26S 蛋白酶体调控蛋白 USP14作为招募靶点，构建全新小分子降解体系 26S-UIDs，核心原理完全区别于 PROTAC：

双端结合：小分子嵌合体一端结合靶蛋白，一端特异性结合 USP14。

直接定位：将靶蛋白精准牵引至 26S 蛋白酶体的 ATP 酶马达附近。

非泛素依赖：无需 E3 连接酶参与，无需泛素化修饰，直接触发蛋白酶体对靶蛋白的解折叠与降解。

USP14 是 26S 蛋白酶体调控因子，位于蛋白酶体调节颗粒基部，靠近 ATP 酶通道，是理想的锚定位点。研究团队基于 USP14 小分子配体 IU1 家族优化，筛选出高亲和力、低抑制活性的配体317，大幅提升降解效率。

 

两大抗癌靶点验证：高效、特异、机制确凿

研究选取IMPDH2（白血病、淋巴瘤关键靶点）与CERT1（乳腺癌耐药调控靶点）作为模型，完成系统性功能验证，结果极具说服力。

IMPDH2 是鸟嘌呤核苷酸从头合成的限速酶，在白血病、淋巴瘤及多种实体瘤中高表达，与肿瘤进展、化疗耐药密切相关，目前仅有极少数降解剂报道。研究人员以 IMPDH2 抑制剂 VX-497 为靶头，以 USP14 配体 IU1-248 及其衍生物为招募端，通过不同长度的 PEG 连接子构建了一系列嵌合体。细胞实验显示，优化后的分子354在500–1000 nM浓度下即可实现 IMPDH2 的完全清除，降解效果显著优于早期分子。机制研究证实：IMPDH2 的降解可被蛋白酶体抑制剂逆转，但不受泛素激活酶抑制剂 MLN7243 影响；在 USP14 敲除细胞中，降解作用完全消失。上述结果直接证明，26S-UIDs 以USP14 依赖、泛素非依赖、蛋白酶体依赖的方式实现靶蛋白清除。

 

CERT1 是神经酰胺转运蛋白，负责将神经酰胺从内质网转运至高尔基体合成鞘磷脂，其高表达会降低细胞内促凋亡神经酰胺水平，介导乳腺癌等肿瘤的化疗耐药，此前尚无针对 CERT1 的降解剂报道。本研究以 CERT1 的 HPA 家族拮抗剂为靶头，同样采用 USP14 配体 317 构建了 5 种 26S-UIDs。实验结果显示，最优分子368在16–24 小时内即可显著降解 CERT1，且降解机制与 IMPDH2 完全一致：依赖 26S 蛋白酶体、依赖 USP14、不依赖泛素化。脂质组学分析证实，CERT1 降解会导致细胞内C14–C20 链长的促凋亡神经酰胺显著累积，并可增敏 HER2 阳性乳腺癌细胞对拉帕替尼的敏感性，提示该策略在克服肿瘤耐药方面具有重要应用价值。

 

 

三元复合物验证

为进一步解析分子机制，研究团队通过表面等离子共振（SPR）、Pull-down 实验与计算机模拟，证实 26S-UIDs 可介导USP14–嵌合体–靶蛋白三元复合物的形成，且该复合物的空间构象与 26S 蛋白酶体的结构完全兼容，不会产生空间位阻。

与传统 PROTACs 不同，26S-UIDs 的降解效率不完全依赖连接子长度与界面能量，展现出更宽松的分子设计空间。

 

 

26S-UIDs 技术的核心优势

总体而言，本研究成功建立了一套不依赖 E3 泛素连接酶、不依赖底物泛素化的全新靶向蛋白降解平台。26S-UIDs 以小分子形式直接招募 26S 蛋白酶体，突破了传统 PROTACs 的核心限制，具备成药性更优、适用靶点更广、作用机制新颖等优势。对 IMPDH2 与 CERT1 的成功验证，不仅为肿瘤治疗提供了全新候选分子，更证明该策略具备高度普适性，未来可拓展至更多致病蛋白的降解。