2025年3月25日，中国科学院上海药物研究所陈小华课题组与谭敏佳、李佳课题组合作在Angew. Chem. Int. Ed.期刊发表题为“Cross-Linking Profiling of Molecular Glue Degrader-Induced E3 Ligase Interactome to Expand Target Space”的研究论文。团队基于基因密码子扩展技术、光交联非天然氨基酸和蛋白质组学分析，发展了一种在活细胞内直接捕捉“分子胶诱导的E3连接酶-底物”相互作用的新方法。该方法为分子胶降解剂及其可调控的靶标发现提供了新的化学生物学工具，为探索“难成药”靶标的降解和扩展靶标空间提供新视角。该论文被Angew. Chem. Int. Ed.期刊选为“Very Important Paper”。

分子胶（Molecular Glue, MG）是一类通过诱导形成新的蛋白质-蛋白质相互作用（neoPPIs）来调控靶标蛋白功能的小分子化合物（图1a），已成为新药发现和疾病治疗新范式。发现分子胶诱导的底物，不仅对新分子胶降解剂的设计和发现具有重要科学意义，而且为扩展靶标空间提供新思路，从而发展疾病治疗新策略。分子胶诱导的泛素蛋白酶体系统的靶向蛋白降解涉及多个生物学过程，然而，现有研究方法主要依赖于底物降解终点或底物泛素化标记的检测，难以有效捕获分子胶诱导形成的E3连接酶与底物的动态相互作用，制约了其可调控底物包括可降解和非降解底物的系统性发现及其作用机制的深入研究。针对以上挑战，该研究提出了“光交联非天然氨基酸捕捉分子胶诱导的底物”的策略，开发了一种活细胞中分子胶诱导的底物发现新方法，实现了对分子胶诱导的E3连接酶底物及分子胶降解剂的发现（图1b）。 

本研究基于基因密码子扩展技术，将具有光交联活性的非天然氨基酸（UAA）定点引入到E3连接酶CRBN的底物结合界面，光激活条件下实现活细胞内对分子胶诱导的CRBN-底物共价捕获。这一方法突破了现有技术在灵敏度和准确性上的限制，成功鉴定出分子胶CC-885诱导的内源性降解底物（如GSPT1、GSPT2、ETF1），并揭示了临床分子DKY709降解的新靶标FIZ1，拓展其潜在靶标空间。此外，基于分子胶与CRBN的结合特点，设计了两种新型分子胶降解剂CM-2和CM-3，这些分子胶在多发性骨髓瘤MM.1S细胞系中表现出显著的抗增殖活性；并利用该方法揭示了其诱导的新底物（如ZFP91，PI4KB等），为开发新一类分子胶及其可调控的靶标发现提供了新策略。同时，该研究发现了底物与CRBN结合的新模式，为“E3连接酶-分子胶-诱导底物”的识别机制提供了新见解。

该项研究对分子胶发现的重要意义在于，更多不同结构类型分子胶底物互作组的系统性分析结果，能够为针对其中感兴趣的被招募底物的新分子胶设计提供源头信息，进而设计特异性分子胶降解该底物、扩展分子胶可调控的靶标空间。该方法不仅能够全面分析分子胶诱导的蛋白-蛋白相互作用，可扩展到更多分子胶诱导底物的发现，为新分子胶及其可调控靶标的发现提供了新策略；该方法还可拓展至更广泛的靶向蛋白降解(TPD)和化学分子诱导的蛋白质互作领域的研究，有助于推进针对"难成药"靶标的分子胶降解剂或蛋白质稳定剂的发现。 

上海药物所副研究员许亚莉、同济大学博士后赵雯思、上海药物所博士后聂辉军、助理工程师王家敏为本论文的共同第一作者。上海药物所陈小华研究员、谭敏佳研究员、李佳研究员为本论文的通讯作者。该工作得到国家自然科学基金委、上海市市科委扬帆项目和上海药物所自主部署项目等支持。

原文链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/anie.202505053 

图1. 本工作发展的活细胞内“光交联非天然氨基酸捕捉分子胶动态诱导的底物”新方法

（供稿部门：陈小华题组、谭敏佳课题组、李佳课题组）