大家好，今天给大家分享一篇发表在Nature上的文章“TheCDKinhibitorCR8actsasamoleculargluedegraderthatdepletescyclinK”。本文的通讯作者是美国布罗德研究所的BenjaminEbert教授和瑞士弗里德里希·米舍生物医学研究所的NicolasThom?。Ebert教授的主要研究方向是克隆造血和骨髓恶性肿瘤的生物学机制及治疗方法，Thom?则主要研究DNA修复、复制和染色质界面的蛋白复合物。
分子胶水是一类诱导或稳定蛋白质间相互作用的小分子药物。当其中一个蛋白为泛素连接酶时，该分子可以引起另一个蛋白的降解，即为分子胶降解剂。已知的分子胶降解剂包括沙利度胺（Thalidomide）类和芳基磺胺类（arylsulfonamides），它们介导的靶蛋白降解都不依赖于靶蛋白的配体口袋，而是利用E3泛素连接酶底物受体蛋白和靶蛋白之间的相互作用界面，所以能够避开传统抑制剂的限制，扩大“可用药”蛋白质的范围。但是，目前已知的分子胶水降解剂都是偶然发现的，数量很少，所以开发可用于识别这类化合物的新策略具有重要的意义。
本文中，作者通过数据挖掘和CRISPR筛选、蛋白质结构解析发现了一种新的分子胶水降解剂——细胞周期蛋白依赖激酶CDK抑制剂（R）-CR8，并剖析了其诱导周期蛋白cyclinK降解的分子机制。首先，作者将种临床和临床前药物对个癌细胞的药物敏感性数据与各自的E3连接酶组分的mRNA水平进行了关联分析，发现了CDK抑制剂CR8的细胞毒性与E3泛素连接酶复合物CRL4CRBN的接头蛋白DDB1的mRNA水平之间具有相关性，并且通过定量蛋白质谱发现cyclinK为CR8处理后唯一的丰度持续下降的蛋白。
接着，作者通过CRISPR-Cas9筛选，证明了CRL4CRBN参与CR8诱导的cyclinK降解，还发现CR8的靶点蛋白CDK12是其诱导的cyclinKeGFP失稳的关键蛋白。为探究该过程的分子机制，作者进行了免疫共沉淀等体外实验，发现与之前发现的分子胶水降解剂不同，CR8可以在缺少底物受体的情况下，通过DDB1结合CDK12-cyclinK复合体，从而直接与CRL4CRBN连接酶核心相互作用，诱导cyclinK的降解。
进一步，通过解析CR8结合的蛋白复合体的结构，作者发现CDK12在其中充当了E3连接酶底物受体，使得cyclinK与E2接近并被泛素化，CR8则结合于CDK12的ATP口袋，通过其苯基吡啶环结构与DDB1的BPC域相互作用。
最后，作者通过对比cyclinK降解和非降解的CDK抑制对CR8细胞毒性的作用，证明了cyclinK降解对CR8的细胞毒性有很大的贡献。
综上，本文发现了一种新的分子胶水降解剂CR8，并且证明了CDK结合形式的CR8暴露的苯基吡啶环可促使CDK12-cyclinK复合物和DDB1之间形成复合物，直接诱导cyclinK降解，表明修饰小分子的表面暴露区域是开发针对特定蛋白质的分子胶降解剂的有效途径。
文章作者：WJK
文章链接：