泛素-蛋白酶體系統是人體蛋白質(zhì)降解的重要途徑之一，其介導的蛋白質(zhì)降解細胞的增殖、分化、凋亡和DNA修復等生理活動(dòng)的調控上具有重要作用。現有研究發(fā)現，作為高度選擇性的蛋白質(zhì)降解途徑，泛素-蛋白酶體系統的失調會(huì )導致細胞蛋白質(zhì)動(dòng)態(tài)平衡被打破，從而引發(fā)癌癥、炎癥、神經(jīng)退行性疾病（阿爾茨海默癥、帕金森病）、病毒感染、中樞神經(jīng)系統紊亂、動(dòng)脈粥樣硬化和以及代謝功能障礙等多種疾病。因此，近年來(lái)針對泛素-蛋白酶體系統的藥物研發(fā)受到了眾多藥物研究人員的青睞，特別是在抗癌藥物研發(fā)領(lǐng)域。
圖一 蛋白酶體抑制劑硼替佐米
目前，以硼替佐米為代表的蛋白酶體抑制劑已被FDA批準上市，用于治療多發(fā)性骨髓瘤，這顯示了圍繞泛素-蛋白酶體系統開(kāi)展藥物研發(fā)的可行性。但是，由于該類(lèi)抑制劑無(wú)差別地抑制所有依賴(lài)于26S蛋白酶體的蛋白降解途徑，因此會(huì )損傷正常人體細胞，毒副作用較大。相對來(lái)說(shuō)，針對泛素-蛋白酶系統的潛在藥物靶點(diǎn)中E3泛素連接酶的藥物可以克服上述問(wèn)題，其突出優(yōu)點(diǎn)表現在：1.可以針對E3泛素連接酶的特定結構設計靶向藥物，從而使藥物具有高選擇性；2.一些E3泛素連接酶在正常細胞表達水平很低，因此靶向這些E3泛素連接酶對正常細胞的生長(cháng)功能影響較小。
所以，靶向E3泛素連接酶的藥物研發(fā)成為了近年來(lái)最熱門(mén)的藥物研發(fā)領(lǐng)域之一。各大制藥公司和研究機構也紛紛把大量的精力投向E3泛素連接酶靶向藥物研發(fā)，如羅氏、賽諾菲和強生等制藥巨頭均有相關(guān)藥物處于臨床前和臨床試驗階段。
針對E3泛素連接酶的藥物研發(fā)可以從激動(dòng)劑和抑制劑兩個(gè)方面考慮。對于一些水平過(guò)低引發(fā)癌癥的，需要使用激動(dòng)劑；而對于高表達引發(fā)癌癥的，則需要使用抑制劑。
圖二 天然FBW7泛素連接酶激動(dòng)劑——冬凌草甲素
例如，FBW7泛素連接酶水平過(guò)低會(huì )引發(fā)癌癥。該鏈接酶是一種具有重復結構域的F-box蛋白，在SCF型E3泛素鏈接酶中以底物識別亞基的形式存在，可起到抑制腫瘤的作用。在機體內，FBW7泛素連接酶可以與周期蛋白E、c-Myc、MCL1和KLF5等原癌基因或轉錄激活因子結合，然后對這些激活因子進(jìn)行泛素化修飾，進(jìn)而啟動(dòng)降解過(guò)程，達到抑制癌癥的作用。天然產(chǎn)物冬凌草甲素可以通過(guò)上述機制促進(jìn)c-Myc蛋白降解，從而促進(jìn)癌細胞凋亡，達到抑制腫瘤生長(cháng)的功效。
此外，針對CUL4-DDB1復合體的底物識別亞基Cereblon的激活劑也是E3泛素鏈接酶激活劑開(kāi)發(fā)的重要靶標，上市藥物沙利度胺、來(lái)那度胺和泊馬度胺是該類(lèi)藥物的代表。
相對于E3泛素鏈接酶激活劑，目前E3泛素鏈接酶抑制劑的研發(fā)更為活躍，主要有MDM2/HDM2抑制劑和Cullin-Ring E3泛素鏈接酶抑制劑兩大類(lèi)。其中MDM2/HDM2抑制劑有：強生制藥旗下的JNJ·26854165、亞盛醫藥集團旗下的APG115、諾華制藥旗下的HDM201等；Cullin-Ring E3泛素鏈接酶抑制劑尚未有藥物進(jìn)入臨床，但近年來(lái)研發(fā)火熱，文獻多有報道。
隨著(zhù)研究的深入，針對靶向泛素-蛋白酶體系統的抗癌藥物開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，特別是針對泛素-蛋白酶體系統中的E3泛素鏈接酶的藥物開(kāi)發(fā)領(lǐng)域將涌現出越來(lái)越多的優(yōu)秀藥物。此外，近年來(lái)興起的蛋白水解靶向嵌合體（proteolysis targeting chimeras，PROTACs）也是多為基于E3泛素連接酶設計的藥物。該類(lèi)分子具有開(kāi)發(fā)成多種疾病治療藥物的潛力，但目前主要的開(kāi)發(fā)方向為抗癌藥物。相信隨著(zhù)研究的不斷深入和技術(shù)的不斷革新，靶向E3泛素鏈接酶的藥物開(kāi)發(fā)將在抗癌藥物領(lǐng)域煥發(fā)出更為絢麗的光彩。
參考來(lái)源：
1. Ubiquitin ligation to F-box protein targets by SCF–RBR E3–E3 super-assembly， 2021；
2. Opportunities and challenges for PＲOTACs，2020.
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