標的タンパク質分解のためにE3リガーゼKEAP1を活用します

キメラ（Protacs）を標的とするタンパク質分解は、有望な治療法の新しいクラスを表しています。Protacs Hijack E3リガーゼとユビキチン - プロテアソーム系（UPS）は、標的タンパク質の選択的分解につながります。ただし、効果的なプロタックを生成するために、非常に限られた数のE3リガーゼのみが活用されています。ここでは、高度に選択的で非共有分子KEAP1バインダーを利用して、標的タンパク質分解のためにKEAP1 E3リガーゼを活用できることを報告します。KEAP1リガンドをBRD4/3/2バインダーにリンクすることにより、概念実証プロタックMS83を生成しました。MS83は、濃度、時間、KEAP1、およびUPS依存性の細胞において、BRD4およびBRD3のタンパク質レベルとBRD3のタンパク質レベルを効果的に減少させます。興味深いことに、MS83は、MDA-MB-468細胞のCRBN除去プロタックDBET1よりも耐久性が高いBRD4/3を、MDA-MB-231細胞の長いアイソフォーム上でBRD4短いアイソフォームを選択的に分解します。また、DBET1よりも改善された抗増殖活性も表示されます。全体として、私たちの研究は、ターゲットを絞ったタンパク質分解のために限られたツールボックスを拡張します。

Proteolysis targeting chimeras (PROTACs) represent a new class of promising therapeutic modalities. PROTACs hijack E3 ligases and the ubiquitin-proteasome system (UPS), leading to selective degradation of the target proteins. However, only a very limited number of E3 ligases have been leveraged to generate effective PROTACs. Herein, we report that the KEAP1 E3 ligase can be harnessed for targeted protein degradation utilizing a highly selective, noncovalent small-molecule KEAP1 binder. We generated a proof-of-concept PROTAC, MS83, by linking the KEAP1 ligand to a BRD4/3/2 binder. MS83 effectively reduces protein levels of BRD4 and BRD3, but not BRD2, in cells in a concentration-, time-, KEAP1- and UPS-dependent manner. Interestingly, MS83 degrades BRD4/3 more durably than the CRBN-recruiting PROTAC dBET1 in MDA-MB-468 cells and selectively degrades BRD4 short isoform over long isoform in MDA-MB-231 cells. It also displays improved antiproliferative activity than dBET1. Overall, our study expands the limited toolbox for targeted protein degradation.