靶向蛋白质降解（TPD）已发展成为一种变革性的化学生物学工具与治疗策略。该策略利用化学诱导邻近原理，调动内源性细胞降解机制以特异性清除致病蛋白，在药物发现与开发领域展现出巨大潜力。在多种TPD模式中，蛋白水解靶向嵌合体（PROTACs）通过劫持泛素-蛋白酶体系统（UPS）实现蛋白质降解，取得了尤为显著的进展。

尽管PROTACs及相关技术在针对多种靶点方面已取得突破，但在降解核蛋白，尤其是转录因子（TFs）方面，仍面临重大挑战。此外，PROTACs存在依赖特定E3连接酶的缺点，而此类酶在某些癌细胞中可能表达不足，且E3连接酶复合物的下调或突变可导致获得性耐药。

除蛋白酶体介导的途径外，基于自噬的降解策略，如自噬靶向嵌合体（AUTACs）、自噬体拴系化合物（ATTECs）及相关靶向嵌合体，亦得到探索。然而，这些平台主要通过自噬途径发挥作用，且主要应用于聚集性蛋白或胞质靶点，在直接降解核蛋白方面的例证仍较为有限。

与此同时，尽管新兴的基于溶酶体的技术（如溶酶体靶向嵌合体（LYTACs））已成功将降解范围扩展至膜蛋白和细胞外蛋白，满足了一些不依赖UPS的降解需求，但它们并不适用于细胞内核靶点。因此，开发能够特异性靶向核蛋白的新型不依赖泛素的TPD技术，仍是该领域一个核心且尚未解决的挑战。

近期研究报道了一种新型的不依赖泛素的midnolin-蛋白酶体途径，其作为核蛋白降解的关键机制。Midnolin通过其α-螺旋结构与蛋白酶体结合，其“捕获”结构域可特异性结合底物蛋白中形成β-折叠的区域，从而促进底物的捕获与降解。实现底物选择性的核心机制在于，捕获结构域的疏水核心与底物蛋白上的一个疏水性β-折叠之间形成了生化相容的β-片层相互作用。

即刻早期基因（IEGs）的过表达与肿瘤进展密切相关，研究证实midnolin可通过这种不依赖泛素的蛋白酶体途径特异性降解某些IEG编码的蛋白（如EGR1、FosB、IRF4）。原癌蛋白c-Myc是一种在大多数癌症中过表达且常被视为“不可成药”的转录因子，其具有螺旋-环-螺旋结构，但缺乏能被midnolin识别的β-折叠结构；因此，它似乎并非midnolin的天然底物。

MbMD对c-Myc的靶向降解作用（图片源自PNAS）

本研究旨在实现由midnolin介导的特异性核蛋白靶向降解。为此，作者通过劫持midnolin-蛋白酶体途径，开发了一种称为MbTACs的蛋白质降解系统，用于靶向降解核蛋白。作者设计并合成了一种多模块肽类MbTAC分子。MbTACs的设计包含两个核心元件：一个特异性结合靶蛋白的配体模块，以及一个源自β-淀粉样蛋白的疏水性KLVFF肽段。

作者预期该疏水性KLVFF模块能够通过疏水作用与midnolin的捕获结构域相互作用，而靶向肽模块则结合底物蛋白，从而化学诱导midnolin与目标蛋白（POI）的邻近，触发靶蛋白的降解。此外，作者引入了酶响应基序和细胞穿膜肽，以增强这些降解剂对肿瘤的选择性及其穿膜能力。

在本研究中，作者构建了一系列基于肽的MbTACs，系统评估了它们降解核蛋白的效力，并阐明了其作用机制。作者的结果表明，MbTACs能有效诱导c-Myc、雄激素受体（AR）等核蛋白的降解，该过程依赖于midnolin，而不依赖于泛素系统。作者还证实，MbTACs可通过降解c-Myc在体外抑制肿瘤细胞增殖，并在体内抑制肿瘤生长。本研究开发的MbTACs分子代表了一种经过验证的基于midnolin的TPD技术。

原文链接：https://doi.org/10.1073/pnas.2520128123