分享一篇发表在Science上的文章，题目为“Mining the CRBN target space redefines rules for molecular glue-induced neosubstrate recognition"，通讯作者是来自美国Monte Rosa Therapeutics公司的Sharon A. Townson和John C.Castle。该公司致力于开发新型分子胶（molecular glue）和蛋白降解剂药物。

分子胶降解剂（MGDs）是一类小分子药物，通过介导靶蛋白与E3泛素连接酶（如CRBN）的特异性结合，诱导靶蛋白的泛素化降解。研究表明，MGDs主要利用β-发夹甘氨酸环降解决定子（β-hairpin G-loop degron）这一保守识别基序实现靶蛋白招募。该结构作为人类蛋白质组中广泛存在的简单二级结构，能够与CRBN-MGD 复合物形成精准互补，从而模拟天然底物的识别过程。基于G-loop与CRBN相互作用的简单性、该作用对MGD分子的依赖性，以及人类蛋白质组中G-loop样基序的广泛性，作者预计会有更多的蛋白质适用于这种模式。

在本文中，作者通过系统性探索CRBN靶向空间，建立全新的分子胶介导的底物识别理论框架，为拓展靶向蛋白降解技术的治疗应用提供重要依据。

为绘制CRBN靶标空间图谱，作者构建了多种G-loop模板以捕捉决定CRBN兼容性的关键要素。通过将这些模板与现有蛋白质组结构数据库（PDB及AlphaFold2模型）进行计算机匹配，预测出1633种人类蛋白质可能通过表面暴露的类G-loop基序与CRBN结合。这些预测的G-loop分布于超过250种结构域类型和近100种不同靶标类别中，其中许多靶标此前被认为无法被小分子配体靶向。该挖掘方法不仅在全蛋白质组中识别出β-发夹甘氨酸环，还发现螺旋型G-loop作为一种结构迴异的CRBN识别基序。后续作者通过 TurboID邻近标记实验和质谱分析验证了MGDs对预测靶标的招募能力，并使用TR-FRET和NanOBRET技术进一步验证了多个靶标的三元复合物形成，并通过突变实验确认G-loop在CRBN结合中的关键作用。

由于G-loop通过表面特征模拟内源性CRBN底物的相互作用机制，作者推测可能存在不依赖预定义G-loop结构的其他模拟机制。基于此，作者鉴定出VAV1，一个在自身免疫和慢性炎症领域具有广泛治疗潜力但长期被视为不可成药的靶标。VAV1的C端SH3结构域（SH3c）虽缺乏G-loop降解子的结构特征，却通过分子表面模拟机制以分子胶降解剂依赖的方式结合CRBN，其作用模式与已确立的CRBNG-loop靶标GSPT1类似。结构分析显示, VAV1 SH3c结构域通过独特折叠与CRBN形成关键氢键相互作用，而这些相互作用通常由G-loop介导。这些发现重新定义了分子胶降解剂诱导靶标结合的规则，表明还存在其他通过分子表面模拟实现CRBN互补性的机制。

本研究通过系统性探索CRBN靶标空间，揭示了CRBN靶标的可塑性，重新定义了靶标结合规则，并为拓展B-hairpin G-loop degron 范式内外的靶标空间提供了新机遇。作者证明靶标互补性取决于CRBN表面特征（其核心分子胶降解剂结合位点可调控这些特征），这一发现为下一代分子胶降解剂攻克难成药靶标奠定了理论基础。

本文作者：THT

责任编辑：TZS

DOI：10.1126/science.adt6736

原文链接：https://doi.org/10.1126/science.adt6736