图1 图文摘要

蛋白降解靶向嵌合体（PROTAC）是一类能够利用细胞内泛素—蛋白酶体系统诱导蛋白降解的双功能分子。其一端结合目标蛋白，另一端招募E3泛素连接酶，通过促进目标蛋白泛素化标记，并由蛋白酶体降解。这一独特的作用方式，也为天然产物的靶点发现提供了新的研究策略。

研究团队以雷公藤红素为基础，设计并合成了18个PROTAC衍生物，涉及4类E3泛素连接酶、6类E3连接酶配体，并在MDA-MB-231三阴性乳腺癌细胞中开展筛选。通过将雷公藤红素的蛋白结合特性与PROTAC介导的蛋白降解机制相结合，研究团队构建了用于探索其潜在作用靶点的化学工具，为后续靶点发现提供了基础。

在PROTAC分子构建与初步筛选后，研究团队采用串联质量标签（TMT）定量蛋白质组学技术，系统分析相关蛋白质丰度变化，并结合雷公藤红素本单独处理的结果进行综合筛选。通过评估蛋白降解的重复性、质谱鉴定的可靠性及相关生物学功能，研究人员将PYM1和ALYREF确定为重点研究的候选靶蛋白（图2）。

图2 雷公藤红素PROTAC分子的设计、合成与筛选

为进一步验证雷公藤红素与候选靶蛋白之间的相互作用，研究团队用体外结合和细胞实验验证，采用微量热泳动（MST）、细胞热迁移实验（CETSA）和药物亲和反应靶标稳定性实验（DARTS）等多种技术进行验证。其中，MST实验测得雷公藤红素与PYM1的解离常数（Kd）约为14.38 μM，为二者之间的结合提供了实验依据。值得关注的是，PYM1和ALYREF均参与RNA代谢相关过程，这也为进一步探索雷公藤红素对RNA代谢及相关细胞功能的调控机制提供了研究方向 (图3)。

图3 PROTAC辅助靶点筛选及PYM1结合验证

PYM1是一种参与RNA代谢调控的蛋白，与外显子连接复合体（EJC）的解离及循环利用密切相关。EJC在mRNA剪接后的加工及为细胞识别和降解异常mRNA（NMD）发挥重要作用。研究发现，雷公藤红素处理后，EJC核心组分Y14和MAGOH的亚细胞分布发生变化，提示EJC相关调控过程受到影响，并伴随NMD相关变化（图4）。

图4 雷公藤红素对EJC组分表达及亚细胞分布的影响

进一步研究发现，雷公藤红素能够调节p53/p21相关信号，并诱导MDA-MB-231三阴性乳腺癌细胞发生G1期细胞周期阻滞。通过PYM1敲低实验，研究团队进一步验证了PYM1在雷公藤红素调控相关分子变化及细胞周期进程中的作用，为理解其抗肿瘤机制提供了新的实验依据（图5）。

图5 PYM1介导的p53/p21信号调控与G1期阻滞

ALYREF是一种参与mRNA核输出的关键蛋白，在基因表达调控过程中发挥重要作用。研究发现，雷公藤红素能够影响ALYREF相关调控过程，并引起脂肪酸去饱和酶2（FADS2）和谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）等脂质代谢及抗氧化相关蛋白的表达变化。同时，细胞内丙二醛（MDA）水平升高，表明脂质过氧化程度增加。

进一步研究表明，ALYREF/FADS2/GPX4调控轴可能参与雷公藤红素诱导的脂质代谢及氧化还原状态变化，为揭示雷公藤红素的抗肿瘤作用机制提供了新的研究依据（图6）。

图6 ALYREF靶点验证及脂质过氧化相关变化