分子胶（molecular glue）像是一类带有破坏性的“媒人”：它们将疾病相关蛋白与细胞的清除机制拉近，使目标蛋白被标记并降解。近日，研究人员将高通量蛋白质组学与人工智能（AI）相结合，发现并优化了能够降解VAV1的分子胶。VAV1是一种免疫细胞信号蛋白，与血液系统恶性肿瘤和自身免疫性疾病相关。

研究背景与团队

这项由贝勒医学院（Baylor College of Medicine）主导的研究发表于《自然·通讯》（Nature Communications），题为“Leveraging high-throughput proteomics and AI-based protein folding to accelerate VAV1 molecular glue discovery”。资深通讯作者为贝勒医学院下一代治疗中心主任Jin Wang博士，第一作者兼共同通讯作者为其实验室博士后研究员Hanfeng Lin博士。

Wang表示：“许多科学家正在探索一种新的疾病治疗方式：不是阻断有害蛋白，而是将其彻底清除。”通过分子胶实现降解可以去除整个蛋白，而非仅抑制其某一功能，因此可能产生更完整的治疗效果。

高通量筛选与机制验证

Lin补充道：“为了找到能降解VAV1的化合物，我们利用高通量蛋白质组学筛选了一个分子库，该技术可同时评估数千种蛋白质。这种无偏分析揭示了一系列化合物，包括NGT-201-12，它们能导致VAV1水平下降，而对其他蛋白质影响相对较少。”后续研究表明，降解依赖于蛋白酶体和cereblon（CRBN）——细胞蛋白降解途径的组成部分。

随后，团队开发了GluePlex计算工作流，将基于AI的蛋白质结构预测与基于物理的建模相结合。在不依赖三元复合物实验结构的情况下，GluePlex模拟了VAV1、CRBN和分子胶如何组装。Lin说：“模型识别出VAV1中被称为SH3-2结构域的区域对降解至关重要。实验测试证实了预测，并精确定位了分子胶利用的确切位点：VAV1上一个小表面环，作为降解信号或‘degron’。这个环不同于通常与靶向cereblon的分子胶相关的降解信号。”

优化与脱靶分析

作者写道：“将自由能微扰（FEP）应用于预测的三元结构，可产生与降解效力相关的协同性指标，克服了标准对接的局限，并能够对类似物进行前瞻性排序——即使从弱初始结合物开始。”添加卤素取代限制了分子柔性并提高了降解效率，产生了NGT-201-18，这是一种更有效的降解剂，能形成更强的降解复合物。在原代人T细胞中，NGT-201-18降低了VAV1水平并抑制了T细胞活化。剂量反应蛋白质组学确定VAV1为主要靶点，但也揭示了LIMD1的降解，这是一种携带经典G-loop degron的脱靶蛋白。这一发现表明，一种分子胶可以结合结构上不同的degron，并强调了全蛋白质组分析的重要性。

这些化合物仍处于临床前阶段，需要进一步研究评估其药理学、安全性、选择性以及在疾病模型中的活性。尽管如此，这项工作为针对VAV1驱动的自身免疫性疾病和血液恶性肿瘤的疗法提供了起点，也提供了一种更广泛的发现策略。Wang说：“这项工作介绍了一系列靶向VAV1的分子胶，同样重要的是，展示了人工智能、结构建模和蛋白质组学如何在项目最早阶段协同工作。”

来源：GEN（英文原文，生物航编译，内容以原文为准）