Mol Cell：纳米抗体介导PROTACs蛋白靶向降解技术学术资讯

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想要了解一个基因的功能，通常的做法是在DNA或mRNA水平抑制基因的表达，然后观察表型的变化，而表型的变化通常是由蛋白的缺失导致的。但是，这些方法没有直接作用于蛋白，只是暂停了蛋白质的转录或翻译，蛋白的缺失还是依赖于其自身的半衰期。因此，这些方法不能有效敲减半衰期长的蛋白或溶解度低的蛋白聚集体。在DNA或mRNA水平抑制蛋白的表达，通常需要较长的时间（>48 h），不能用于研究蛋白水平快速变化的生命过程，如细胞周期。正是因为时间的延迟，细胞有足够的时间启动其他补偿机制，弥补单个蛋白水平的下降，有可能掩盖了表型的变化。

为了可以直接降解目标蛋白，人们已经开发出了许多方法。Proteolysis targeting chimeras (PROTACs) 就是其中之一，它利用细胞本身的泛素-蛋白酶体系统来降解胞内蛋白（详情请见 BioArt ：首个降解 KRAS^G12C 的高活性 PROTAC ）。这项技术的局限之处在于，我们需要为目标蛋白找到高亲和力的小分子配体，这对于一些“不可被靶向”的蛋白来说往往是非常困难的。其他技术包括auxin inducible degron system【1, 2】、Trim-Away【3】和改造的纳米抗体【4, 5】等，这些方法需要对细胞内源蛋白进行改造，或需要特定外源蛋白的表达，各有优劣。

近日，University of Dundee的Ronald Hay课题组在Molecular Cell 上发表了题为Antibody RING-Mediated Destruction of Endogenous Proteins 的论文，报道了他们开发的Antibody RING-mediated destruction (ARMeD) 系统。研究者把E3泛素连接酶和骆驼纳米抗体组装在一起，引入细胞后可在数分钟内介导内源靶蛋白的降解，且没有检测到脱靶效应的存在。

E3泛素连接酶RNF4的C端为RING（Really Interesting New Gene）结构域，负责招募装载了泛素的E2。实验者把RING和特异性识别黄色荧光蛋白（YFP）的纳米抗体融合，成功在HeLa细胞引发了YFP-PARG（poly ADP ribose glycohydrolase) 融合蛋白的泛素化和依赖蛋白酶体的降解，初步证明了ARMeD系统的可行性。

接下来，作者要把ARMeD系统真正应用于细胞内源蛋白的降解。实验人员选定了一个靶点：NEDP1蛋白，并生产了一系列靶向NEDP1的骆驼纳米抗体。类似地，纳米抗体-RING融合蛋白成功促进了NEDP1的降解。更重要的是，研究人员通过蛋白质组学的方法，检测不到脱靶效应的存在，说明纳米抗体的专一性保证了ARMeD系统的高度特异性。

基因敲除或RNA干扰的方法并不适用于研究半衰期长的蛋白，如核孔复合体和神经退行性疾病相关的蛋白聚集体。这项研究中提出的单一组分ARMeD技术有效解决了这个难题。可以预见的是，随着越来越多的纳米抗体被开发出来，以及胞内递送技术的不断优化，ARMeD技术在基础研究和临床应用方面的优越性将逐渐显现。

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