利用ABT-263的双(磺酰基)苯环作为连接载体发现BCL-xL/BCL-w双降解剂

Discovery of Dual BCL-xL/BCL-w Degraders by Exploiting the Bis(sulfonyl)benzene Ring of ABT-263 as a Linkage Vector.

作者信息Saikat K Poddar, Yang Yang, Pratik Pal, Zeng Jin, Jing Pei, Yufeng Xiao, Wanyi Hu, Peiyi Zhang, Praise Adekunbi, Dinesh Thummuri, Yaxia Yuan, Dongwen Lv, J Peter R Pelletier, Weizhou Zhang, Daohong Zhou, Guangrong Zheng
PMID40880408
发布时间2025-09-11
DOI10.1021/acs.jmedchem.5c01834

实验完整度

高

研究包含化合物合成与表征、体外细胞活力与蛋白降解实验、机理验证(竞争抑制、蛋白酶体抑制、E3连接酶验证)、血小板毒性实验等多个证据层级。

主要模型

MOLT-4细胞系 RS4;11细胞系 HeLa细胞系 WI-38人肺成纤维细胞 人血小板

重点核对

PROTACs 44和46在HeLa、RS4;11、Jurkat、HS445和WI-38细胞中的BCL-xL和BCL-w降解效果 BCL-xL/BCL-w降解的机制验证:ABT-263预处理、来那度胺预处理、MG132和MLN4924 44和46在MOLT-4和RS4;11细胞中的细胞杀伤活性(IC50) 人血小板中44和46的EC50值与ABT-263对比 负对照44-NC和46-NC不诱导降解

摘要

靶向抗凋亡蛋白BCL-xL、BCL-2和BCL-w已被广泛研究用于癌症治疗。然而,传统抑制剂(如ABT-263)对BCL-xL的强效抑制会引起血小板减少症,这是限制该策略临床应用的显著缺点。为克服这种靶向毒性,已开发出BCL-xL选择性及BCL-xL/BCL-2双靶向的蛋白水解靶向嵌合体(PROTACs)作为替代治疗策略。在本研究中,我们报道了一类新一代基于ABT-263的PROTACs,其设计利用ABT-263双(磺酰基)苯环上的一个新溶剂暴露区域,该区域通过区域选择性亲电芳香溴化得以实现。先导化合物44和46能有效降解BCL-xL,并意外地降解BCL-w,同时保留BCL-2。通过进一步优化,这些BCL-xL和BCL-w双靶向PROTACs有望成为针对BCL-xL和BCL-w共同依赖型癌症的更安全、更有效的抗癌药物。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
能否利用ABT-263的双(磺酰基)苯环作为新连接位点,设计出能降解BCL-xL并避免血小板毒性的PROTACs?
核心机制
PROTACs通过招募CRBN E3连接酶,诱导BCL-xL和BCL-w的泛素-蛋白酶体降解,而不降解BCL-2。
主要证据
在HeLa、RS4;11、Jurkat、WI-38和HS445细胞中通过Western blot验证了BCL-xL和BCL-w的降解;预处理ABT-263、来那度胺、MG132或MLN4924均可阻断降解,证明通过PROTAC机制;负对照无降解活性。
研究意义
这是首次报道能同时降解BCL-xL和BCL-w的PROTAC,为治疗依赖BCL-xL和BCL-w的癌症(如霍奇金淋巴瘤)提供了新的治疗策略。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

化学合成与结构优化

设计并合成以ABT-263双(磺酰基)苯环为连接位点的PROTACs,并优化连接子和E3连接酶配体。

通过区域选择性溴化、Sonogashira偶联和氢化等步骤合成关键中间体,并与VHL或CRBN配体偶联生成系列PROTACs。

2

体外结合亲和力测定

评估连接子修饰对warhead与BCL-xL和BCL-2结合亲和力的影响。

使用AlphaLISA竞争实验测定化合物12和13与BCL-xL和BCL-2的Ki值,与ABT-263比较。

3

细胞活力筛选

评估PROTACs对BCL-xL依赖性MOLT-4和BCL-2依赖性RS4;11细胞的杀伤活性。

用系列PROTACs处理MOLT-4和RS4;11细胞48小时,测定IC50值。

4

蛋白降解活性评估

验证PROTACs能否诱导BCL-xL和BCL-w降解,并观察对BCL-2的影响。

在HeLa、RS4;11、Jurkat、HS445和WI-38细胞中用不同浓度PROTACs处理,通过Western blot检测BCL-xL、BCL-2和BCL-w蛋白水平。

5

降解机制验证

确认44和46通过PROTAC机制降解靶蛋白。

用ABT-263、来那度胺、MG132或MLN4924预处理WI-38和HeLa细胞后加入PROTACs,检测降解是否被阻断。

6

血小板毒性评估

比较PROTACs与ABT-263对人血小板的毒性。

从血液中心获取人血小板,用ABT-263、44和46处理48小时,通过MTS法测定细胞活力并计算EC50值。

7

霍奇金淋巴瘤细胞活性评估

评估PROTACs对霍奇金淋巴瘤细胞系Hs 445的生长抑制活性。

用44、46和PZ15227处理Hs 445细胞48小时,通过MTS法测定细胞活力并比较EC50值。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

验证样本或模型特征
验证细胞功能变化
验证分子表达变化
验证机制链路
评估体内效果

产品清单

实验环节名称品牌货号
RPMI 1640培养基Thermo Fisher Scientific22400-089
DMEM培养基Thermo Fisher Scientific12430054
胎牛血清Atlanta BiologicalsS11150H
青霉素-链霉素Thermo Fisher Scientific15140122
ATCC配方的RPMI-1640培养基ATCC30-2001
RIPA裂解液Boston BioProductsBP-115DG
蛋白酶抑制剂混合物Sigma-AldrichP8340
磷酸酶抑制剂混合物Sigma-AldrichP0044
Mini-PROTEAN TGX预制胶Bio-Rad4561094
Invitrolon PVDF膜Life TechnologiesLC2002
TBS-TweenAffymetrixJ77500
脱脂奶粉Santa Cruz Biotechnologysc-2324
BCL-xL抗体Cell Signaling Technology2764
BCL-2抗体Cell Signaling Technology3498
BCL-w抗体Cell Signaling Technology2724
β-肌动蛋白抗体Cell Signaling Technology4970
HRP标记的二抗Cell Signaling Technology7074
Immobilon Western化学发光HRP底物MilliporeSigmaWBKLS0500
ChemiDoc MP成像系统Bio-Rad--
HEPES----
氯化钠----
牛血清白蛋白----
吐温20----
96孔PCR板Thermo ScientificAB-1400
His-BCL-xL蛋白MilliporeSigmaSRP0187
His-BCL-2蛋白MilliporeSigmaSRP0186
His-BCL-w蛋白SinoBiological10059-H08E
抗6×His受体微珠RevvityAL178M
链霉亲和素供体微珠Revvity6760002
384孔白色OptiPlate板Revvity6008280
前列腺素E1Santa Cruz Biotechnologysc-201223A
腺苷三磷酸双磷酸酶Sigma-AldrichA6237
HEPES缓冲的Tyrode溶液Boston BioProductsPY-921WB
N-溴代琥珀酰亚胺----
三氟甲磺酸----
醋酸钯----
二氯化双(三苯基膦)钯----
碘化亚铜----
氢氧化钯----
4-二甲氨基吡啶----
EDC·HCl(1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐)----
钯碳----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养
细胞系来源、培养基类型、FBS浓度、抗生素浓度
阅读提示:Experimental Section:Cell Lines and Cell Culture
蛋白降解实验
PROTAC浓度、处理时间、细胞系
阅读提示:Figure 2和Figure 3的图注,以及Results部分相应描述
结合亲和力测定
蛋白浓度、肽浓度、化合物浓度梯度
阅读提示:Experimental Section:AlphaLISA Assay
血小板毒性实验
血小板来源、处理时间、EC50计算
阅读提示:Experimental Section:Viability Assay in Human Platelets