Nature | 重新定义小分子抑制剂的作用方式——通过激活内源性降解通路实现激酶选择性清除|内源性|小分子抑制剂|活性|激酶|蛋白|选择性

撰文丨雪月

在传统的药理理解中，小分子激酶抑制剂被视为通过阻断催化活性实现治疗效应的分子。然而，越来越多的研究现象提示，某些抑制剂不仅抑制激酶活性，还会引发靶蛋白自身的降解。尽管这些散见的观察引人关注，它们背后的普遍性、系统规律以及分子机制始终缺乏深入阐明。

近日，来自奥地利科学院的Georg E. Winter团队在Nature上发表题为Inhibitors supercharge kinase turnover through native proteolytic circuits的文章。本研究通过构建大规模、动态的激酶丰度图谱，首次系统展示了抑制剂诱导的激酶降解是一种广泛且具有规律性的生物学现象，并揭示了其与细胞内固有降解机制之间的耦合关系。

研究团队在 K562 细胞中构建了包含 98 种激酶（包括 10 种热点突变体）的 NanoLuc 融合表达体系，将其暴露于 1,570 种激酶抑制剂，并在 2 至 18 小时的时间范围内监控蛋白丰度变化。所得数据构成了一个前所未有的“激酶降解地图”。分析显示，多达232个抑制剂–激酶组合出现显著降解事件，共有66种激酶曾被至少一种化合物触发降解，其中许多事件具有高度选择性。这一结果明确指出激酶抑制剂触发蛋白降解绝非偶然，而是药物–细胞系统中一种被忽视的普遍现象。

在对整体降解模式的解析中， HSP90 伴侣蛋白的确参与了部分降解事件，尤其是其传统意义上的 client 激酶更易失稳。然而，大量实例无法归因于伴侣蛋白机制，并且抑制剂诱导的降解与 PROTAC 可降解性之间不具相关性，说明这一现象属于完全不同的一类药理机制。文章提出一个关键概念，抑制剂能够将激酶推向一种“更易被细胞降解的状态”，从而强化细胞固有的蛋白质降解通路。这种“supercharging effect”比传统意义上的抑制作用更为深刻，因为它改变了细胞对靶蛋白的命运判断。

为了深入理解这一生物学原则，作者选取了三种代表性的激酶 LYN 、 BLK 与 RIPK2 ，并对其降解机制进行了细致解析。它们分别代表三种不同的细胞降解策略，也共同揭示了一个统一的规律。

LYN 的降解展示了一个典型的 “ 活性 – 稳定性开关 ” 。虽然 SI-3 是一种 SRC 家族抑制剂，但其主要的高亲和靶点是 CSK ，而非 LYN 。本研究发现， SI-3 通过抑制 CSK 这一上游抑制激酶，意外解除对 LYN 的负向调控，使 LYN 处于更高的活化状态。活化后的 LYN 会被内源性 E3 连接酶 CBL 与 CBLB 快速识别并泛素化，最终被降解。这种降解并非药物直接作用于 LYN 所致，而是通过扰动调控网络，使 LYN 被细胞 “ 误判 ” 为应当清除的活化状态。这个例子突显了网络效应在药物诱导降解中的关键作用。

BLK 的案例则展示了细胞定位状态的转变如何成为降解触发器。抑制剂 TAK285 并不直接高亲和结合 BLK ，但却能显著降低其稳态水平。 CRISPR 筛选提示 γ-secretase 复合体在 TAK285 诱导的 BLK 降解中发挥核心作用。进一步实验表明， TAK285 能促使 γ-secretase 切断位于 BLK N 端的 myristoylation 锚定，使 BLK 从细胞膜脱离进入细胞质。这种跨膜定位的突然转变暴露了一个固有不稳定的蛋白形式，使 BLK 被迅速降解。更重要的是，深度突变扫描与 AlphaFold 建模揭示了 BLK N 端前七个氨基酸构成了降解敏感 “ 密码 ” ，部分位点对于 γ-secretase 的识别和定位改变至关重要。由此可见，抑制剂并不一定需要直接与靶点结合，只需改变其细胞亚定位即能引发降解。

RIPK2 的案例进一步展示了高阶蛋白装配状态在降解中的关键作用。 RI-4 是一种直接结合 RIPK2 的抑制剂，但其降解并不经过传统的蛋白酶体途径，而是依赖自噬 – 溶酶体系统。研究发现， RI-4 会诱导 RIPK2 形成类似生理感染反应中的 “RIPosome” 聚集体，并招募自噬适配子 p62 以及 UBL 结构域蛋白 TMUB1 。后者促进聚集体的成熟，并将其引导进入自噬降解路径。这一机制模仿了细胞清除受刺激免疫信号复合体的天然过程。换言之，抑制剂通过引导特定的聚集状态来触发降解，而不是仅通过活性抑制。

这一研究不仅重新定义了小分子抑制剂的作用方式，也为药物设计带来了全新的视角。过去强调PROTAC等“外源诱导降解”技术，而本文揭示，其实许多普通抑制剂已经在无意间触发了“内源性降解”。理解这些机制不仅可以帮助解释某些药物的特殊选择性或副作用，也为开发新型降解药物提供了思路：未来的药物也许无需构建大型双功能分子，而只需要精准地驱动靶蛋白进入一种 “ 细胞愿意清除它 ” 的状态。

https://doi.org/10.1038/s41586-025-09763-9

制版人：十一

学术合作组织

（*排名不分先后）