CDKファミリーのプロタックプロファイリングは、CDK2の明確な運動応答と細胞周期依存性の分解を明らかにします

E3リガーゼ機構を標的タンパク質に補充するヘテロ依存性タンパク質分解ターゲットキメラ（Protac）化合物を使用した標的タンパク質分解は、ますます魅力的な薬理学的戦略になりつつあります。しばしば既存の阻害剤から薬物化合物が開発され、選択性を評価することは、ターゲットおよびターゲット外の分解を理解するために重要です。ここでは、サイクリン依存性キナーゼ（CDK）ファミリーの16人のメンバーに適用されたパンキナーゼタクTL12-186の詳細な運動分解研究を紹介します。各CDKファミリーのメンバーは、11-アミノ酸HIBITペプチドで内因的にタグ付けされており、生細胞の発光モニタリングを可能にしました。このアプローチを使用して、CDKファミリーメンバー全体で、運動分解率、電力、およびDMAX値の顕著な違いとパターンが見つかりました。応答の分析により、CDKのほとんどが急速かつほぼ完全な分解を示したが、すべての細胞周期関連CDK（1、2、4、および6）がマルチモーダルおよび部分的な分解を示したことが明らかになりました。主要な細胞周期タンパク質Cdk2のさらなる機械的調査を実施し、非シンクロネイドまたはG1に逮捕された細胞におけるCDK2タカ依存性分解を明らかにしましたが、SまたはG2/M停止の損失は最小限です。CDK2がすべての段階でCDK2をTL12-186に結合したにもかかわらず、G1逮捕された細胞のみでCRBNとProtacを介した三元複合体を形成するCDK2の能力は、これらの傾向に一致しました。これらのデータは、標的亜集団の分解が発生する可能性があることを示しています。これは、三元複合体の形成によって決定されます。これらの研究はさらに、完全な経路が無傷で、標的タンパク質が関連する複合体で特徴付けられる細胞系で分解化合物をプロファイリングすることの重要性を強調しています。

Targeted protein degradation using heterobifunctional proteolysis-targeting chimera (PROTAC) compounds, which recruit E3 ligase machinery to a target protein, is increasingly becoming an attractive pharmacologic strategy. PROTAC compounds are often developed from existing inhibitors, and assessing selectivity is critical for understanding on-target and off-target degradation. We present here an in-depth kinetic degradation study of the pan-kinase PROTAC, TL12-186, applied to 16 members of the cyclin-dependent kinase (CDK) family. Each CDK family member was endogenously tagged with the 11-amino-acid HiBiT peptide, allowing for live cell luminescent monitoring of degradation. Using this approach, we found striking differences and patterns in kinetic degradation rates, potencies, and Dmax values across the CDK family members. Analysis of the responses revealed that most of the CDKs showed rapid and near complete degradation, yet all cell cycle-associated CDKs (1, 2, 4, and 6) showed multimodal and partial degradation. Further mechanistic investigation of the key cell cycle protein CDK2 was performed and revealed CDK2 PROTAC-dependent degradation in unsynchronized or G1-arrested cells but minimal loss in S or G2/M arrest. The ability of CDK2 to form the PROTAC-mediated ternary complex with CRBN in only G1-arrested cells matched these trends, despite binding of CDK2 to TL12-186 in all phases. These data indicate that target subpopulation degradation can occur, dictated by the formation of the ternary complex. These studies additionally underscore the importance of profiling degradation compounds in cellular systems where complete pathways are intact and target proteins can be characterized in their relevant complexes.