Angewandte Chemie | 临港实验室合作发现首个WBP4高选择性分子胶降解剂并开发新型靶标验证系统

    靶向蛋白降解（Targeted Protein Degradation, TPD），尤其是分子胶降解剂（Molecular Glue Degraders, MGDs），为攻克传统“不可成药”靶点提供了强大的新策略。WW结构域结合蛋白4（WBP4）是一种与RNA剪接体相关的支架蛋白。由于其结构高度无序且缺乏深邃的疏水结合口袋，WBP4是典型的小分子难靶向蛋白。然而，最新研究表明，分子胶这一新兴的药物形式能够通过靶向 G-loop 区域降解传统方法无法成药的靶点，为这类难靶蛋白带来了新的破局机遇。

    近日，临港实验室陆文超团队联合武汉大学蒋白山团队及烟台大学芦静团队，在Angewandte Chemie International Edition上发表了题为“Selective and Potent First-in-Class CRBN-Dependent Molecular Glue Degraders of WW Domain-Binding Protein 4”的研究论文。该研究不仅成功发现了高活性、高选择性的CRBN依赖型WBP4分子胶降解剂 dWBP4-1，还将该蛋白的互作机制创新性地转化为一种精简、高效的新一代化学生物学工具——wTAG系统。

    为了拓宽分子胶的降解边界，研究团队采用数据非依赖性采集（DIA）定量蛋白质组学技术，对化学结构多样的CRBN配体库进行了无偏倚的表型筛选。研究成功鉴定出苗头化合物，并经过系统的结构-活性关系（SAR）优化，最终获得了具有纳摩尔级活性的先导化合物dWBP4-1（DC₅₀=3.4nM）。机制确证表明，dWBP4-1能够严格依赖CRBN和泛素-蛋白酶体系统诱导WBP4发生快速且深度的降解。结合分子对接与定点突变实验，研究精准揭示了WBP4蛋白WW1结构域中含甘氨酸的柔性环（G-loop）是介导特异性识别的关键降解子。dWBP4-1一端锚定在CRBN口袋，另一端与G-loop形成稳固氢键网络，重塑了空间邻近效应。更为重要的是，多组学数据证实该分子展现出极佳的全蛋白质组选择性，不仅完美规避了IKZF1/3等经典底物的脱靶效应，也未引起全转录组的剧烈扰动或全局性的RNA异常剪接，证明了其优异的细胞安全性。

图1：AlphaFold 预测的 WBP4 高度无序结构模型（AF-O75554-F1）。

    靶标验证是新药研发中最前端且最关键的一环。与传统CRISPR基因敲除等基因水平的干预不同，小分子介导的靶向降解技术能够实现直接在蛋白质层面的精准调控。这种方式不仅具备捕捉瞬态“快速生物学过程（Fast biology）”的绝对优势，还能通过简单洗脱（Washout）小分子来实现靶蛋白水平的可逆恢复（Reversible）。基于这一天然的调控优势，以及dWBP4-1与WBP4之间高度特异且安全的靶向作用，研究团队进一步探索了其在蛋白质调控技术中的转化潜力。研究人员通过系统的序列截短分析，将维持分子胶高效降解所需的最小核心序列精确定位至仅包含41个氨基酸的片段，成功构建了高度紧凑的新型wTAG微型降解系统。在广泛的通用性验证中，无论是BRD4、PLK1等经典靶点，还是KRAS G12V和c-MYC等结构与功能各异的致癌突变体，在融合wTAG标签后，均能在dWBP4-1的诱导下实现快速且高效的清除。而经典的基于PROTAC技术的双价dTAG系统在高浓度下极易陷入自抑制的“Hook效应”，而基于分子胶机制的wTAG系统则展现出了理想的单调剂量反应曲线。这一特性从根本上规避了高浓度给药下的自抑制现象，为实现精确的蛋白质丰度调控提供了更广阔、更安全的操作窗口。

图2：高选择性分子胶dWBP4-1介导WBP4靶向降解的作用机制，及其向新一代微型降解标签系统（wTAG）靶标验证工具的创新转化。

    总体而言，该研究不仅成功发现了靶向支架蛋白WBP4的高选择性分子胶降解剂，拓展了分子胶对“不可成药”骨架蛋白的降解边界，其关联wTAG系统也为精准解析蛋白质动态生物学功能及开发早期药物靶标确证模型提供了高性能的技术支撑，为拓展诱导邻近效应的成药蛋白质组提供了全新的范式。

    临港实验室陆文超青年研究员、武汉大学蒋白山教授及烟台大学芦静副教授为本文共同通讯作者。烟台大学联合培养硕士研究生刘钰杭、武汉大学博士生陈璐、临港实验室助理研究员彭博为本文共同第一作者。本研究得到了临港实验室攻关任务、国家重点研发计划、中央高校基本科研业务费及上海市浦江人才的支持。