一种三步点击化学方法可快速组装蛋白水解靶向嵌合体（PROTACs），用于标记和摧毁致病蛋白质。
研究人员采用模块化序列的铜催化的叠氮-炔环加成反应（CuAAC）、硫(VI)氟交换反应（SuFEx）以及迈克尔加成反应，从简单构建单元快速组装蛋白水解靶向嵌合体（PROTACs）。该方法简化了整体合成过程，并加速了新型蛋白质降解药物候选物的开发与测试。
蛋白水解靶向嵌合体（PROTACs）是能够消除致病蛋白质的分子，但其开发过程通常缓慢且复杂，限制了新候选物的测试速度。目前，东京理科大学（Tokyo University of Science）的研究人员开发出一种三步“点击化学”装配线，可从简单构建单元快速构建功能性PROTACs。所得分子成功在细胞中降解了靶标蛋白，为更快、更灵活地开发靶向蛋白质的治疗药物铺平了道路。
2001年，化学家K. Barry Sharpless、Hartmuth C. Kolb和M. G. Finn提出了点击化学概念，即有机分子可快速可靠地连接形成更复杂结构。他们认识到，许多天然化合物通过高效的碳-杂原子（C-X）键形成（特别是与氮、氧和硫）进行组装，并试图在实验室中复制这一过程。
自推出以来，点击化学彻底改变了该领域，并随后获得诺贝尔化学奖认可。其中最具影响力的反应之一是铜催化的叠氮-炔环加成反应（CuAAC），即叠氮化物（N3）与炔烃反应生成稳定的三唑环。点击反应如今广泛应用于药物发现和生物偶联中，使研究人员能够将探针（如荧光染料或放射性标签）附着到生物分子上，辅助诊断和治疗。这些工具帮助科学家揭示了药物如何与其生物靶标相互作用。
基于点击化学原理，日本东京理科大学（TUS）的研究人员开发出一种高效策略来合成蛋白水解靶向嵌合体（PROTACs）。这些治疗性分子通过招募细胞自身的蛋白质降解机制，选择性消除致病蛋白质。
该研究于2025年11月28日发表在《日本化学会通报》（Bulletin of the Chemical Society of Japan）上，由TUS生命系统工程系副教授吉田祐（Suguru Yoshida）领导。研究团队还包括横滨市立大学的二年级硕士生谷永由理（Yuri Taninaga）、宫本真帆（Maho Miyamoto），以及前硕士生织本岳（Gaku Orimoto）、山田香帆（Kaho Yamada）、日本国立健康科学研究所的横尾英智（Hidetomo Yokoo）博士和出水洋介（Yosuke Demizu）博士。
吉田博士表示：“我们证明，通过连续三步点击反应组装功能分子，可快速合成具有蛋白水解活性的PROTACs。该方法便于引入具有合适连接子的配体组分、物理性质调节单元和探针功能，因此有望加速PROTAC的发现。”
PROTACs由连接子连接的两个生物活性配体组成。一个配体结合目标蛋白质，另一个招募E3泛素连接酶，后者通过细胞蛋白酶体标记目标蛋白以供摧毁。
为构建PROTACs，团队从VH032开始，这是一种结合VHL E3泛素连接酶的小底物分子。他们在VH032中引入小型炔基，使其可参与点击反应。利用这种修饰后的VH032，他们通过三步连续点击反应组装PROTACs：CuAAC、迈克尔加成和硫(VI)氟交换（SuFEx）。
第一步CuAAC反应将VH032连接到专门设计的三部分支架上。第二步使用SuFEx化学添加第二个结合目标蛋白（如EGFR抑制剂）的配体。最后一步迈克尔加成作为定制阶段，研究人员可在此通过附加单元（如聚乙二醇）优化PROTAC性质以提高水溶性，或添加荧光标签以创建可追踪的分子探针。
通过这种三步模块化方法，团队快速生成了完全组装的PROTAC候选物，将VHL结合配体与多种生物活性分子连接。由于该方法耐受多种官能团且无需保护基团，可用于快速创建保留生物功能的结构多样化PROTACs。
新组装的PROTACs——靶向EGFR的化合物17和荧光标记版本的化合物23——在HeLa细胞中显示出明显的EGFR降解活性。两种化合物均以剂量依赖方式降低EGFR蛋白水平，即浓度越高，降解效果越显著。
尽管这些初始点击组装的PROTACs与某些传统合成版本相比效力较低，但研究人员强调，其直接构造显著简化了开发过程。这实现了新治疗候选物的更快合成、优化和测试。
吉田博士表示：“我们预期，这种模块化、基于点击化学的策略将通过高效利用易得且易合成的组件创建蛋白质降解化合物，加速药物及其他生物活性产品的开发，从而实现‘直接面向生物学’策略。”
参考文献
原论文标题：通过连续点击组装快速合成PROTACs
期刊：《日本化学会通报》（Bulletin of the Chemical Society of Japan）
DOI：10.1093/bulcsj/uoaf115
关于东京理科大学
东京理科大学（Tokyo University of Science, TUS）是日本知名且备受尊敬的大学，也是日本规模最大的理工科私立研究型大学，在东京市中心及郊区和北海道拥有四个校区。该校成立于1881年，通过培养研究者、技术人员和教育工作者对科学的热爱，持续为日本科学发展做出贡献。
以“为自然、人类与社会和谐发展创造科学技术”为使命，TUS开展了从基础到应用科学的广泛研究，采用多学科方法深入研究当今多个关键领域。TUS是一个任人唯贤的机构，科学领域的佼佼者在此获得认可与培养。它是日本唯一产出诺贝尔奖得主的私立大学，也是亚洲唯一在自然科学领域产出诺贝尔奖得主的私立大学。
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关于东京理科大学副教授吉田祐（Suguru Yoshida）
吉田祐博士于2009年在京都大学（导师小仓孝一郎教授）获得博士学位。2009至2010年，他作为博士后研究员加入九州大学富岡克彦教授和夏威夷大学Marcus Tius教授的研究团队。2010年，他加入东京医科牙科大学（导师保谷贵光教授）担任助理教授，2015年晋升为副教授。2021年，他转至东京理科大学担任副教授。他荣获2017年日本化学会青年化学家奖和2019年日本文部科学省科学技术表彰。
资助信息
本工作得到日本学术振兴会科研费（JSPS KAKENHI，资助号23K17920和23H04926）以及旭硝子财团的支持。
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