近年來，PROTAC 等靶向蛋白降解技術通過特異性降解致病蛋白的機制，為藥物開發(fā)提供了具有前景的新策略。但事實上許多非蛋白生物分子在疾病中同樣是重要的致病因素，例如脂滴 (Lipid droplets, LDs) 的異常積累就會導致肥胖、心血管疾病、脂肪肝和神經變性等疾病的發(fā)生。然而，脂類與蛋白不同，它不能被泛素化，無法被 PROTACs 這樣的泛素化依賴技術直接降解，這也為開發(fā) LD 等非蛋白分子的降解技術帶來了極大的挑戰(zhàn)。

2021年7月8日，復旦大學生命科學學院魯伯塤與丁澦課題組在 Cell Research 雜志上發(fā)表文章?Degradation of lipid droplets by chimeric autophagy-tethering compounds，在其曾經發(fā)表的原創(chuàng)技術—自噬小體綁定化合物 (AuTophagy-TEthering Compounds, ATTECs) 的基礎上，實現(xiàn)了將靶向降解技術從蛋白到非蛋白領域擴展的重大突破。

化合物設計

在這項研究中，團隊將 LD 探針 (SIII和SIV) 與自噬相關蛋白 LC3 的結合小分子 (GW和DP) 連接，設計出了化合物 LD·ATTECs，它可以一端與 LDs 或甘油三酯（TAG）結合，另一端與 LC3-II 結合，形成三元復合物，從而使脂類被自噬體識別并降解（圖1）。

MST 技術應用

為了驗證 LD·ATTECs 化合物與 LC3 的特異性結合，研究者通過微量熱泳動（Microscale Thermophoresis，MST）技術分別檢測了四種 LD·ATTECs（C1-C4）與 LC3 之間的相互作用力，精確地觀測到亞微摩爾級到微摩爾級的?Kd?值。作為對照，LD 探針 (SIII 和SIV) 未檢測到與 LC3 結合（圖2）。

不同于其他互作技術只依賴于分子量變化檢測，MST 技術可以通過結合引起的分子量、電荷及水化層的改變來表征樣品間的親和力，靈敏度高，尤其適合于小分子化合物檢測。

研究結果

研究者用化合物 C1 和 C2 處理小鼠 MEF 細胞和 SH-SY5Y 細胞系，觀察到 LD 顯著降低，從而驗證了 LD·ATTECs 可以在體外與脂滴發(fā)生特異性結合，從而顯著降解脂滴。而用 Atg5 敲除的細胞系（自噬受到抑制）作為對照重復該實驗沒有觀察到 LD 的降低，證明在前述實驗組中，化合物對 LD 的降解作用依賴于自噬。

團隊還觀察到經過 LD·ATTECs 處理的 MEF 自噬體或溶酶體數(shù)量無顯著變化，從而證明 LD·ATTEC 僅特異性地將 LD 靶向自噬小體，而不影響細胞整體的自噬水平。

最后，研究者將 C3 和 C4 化合物注射到肥胖 (db/db) 小鼠模型以及非酒精性脂肪性肝炎 (NASH) 小鼠模型的體內，觀察到小鼠體重下降和脂肪水平顯著降低的結果，從而驗證了 LD·ATTECs 的體內降脂效果。

突破性意義

這項研究通過 ATTECs 技術完成了脂類的特異性降解，證明了自噬這一種強大的細胞降解機制，不僅能夠降解蛋白質，還能在結合探針的基礎上靶向降解非蛋白物質，包括脂類、細胞器和核酸等，為生物醫(yī)學研究和藥物發(fā)現(xiàn)打開了一個突破性的窗口。點擊閱讀原文，查看完整文章。

??樣品消耗量少

??無需表面固定化

??操作簡單且無需維護

??可以檢測多種類型的分子間相互作用，是靶向降解研究中的親和力檢測利器。