如果说传统小分子药物是"封锁"靶蛋白,那么PROTAC(蛋白水解靶向嵌合体)则是彻底"删除"靶蛋白。这一技术范式的颠覆性在于:它不需要占据靶蛋白的活性位点,只需"接触"靶蛋白并将其递交给细胞自身的蛋白降解机器(泛素-蛋白酶体系统,UPS)。
2026年,PROTAC已有超过20个分子进入临床试验阶段,BRD4、AR、ER、BTK等靶点的降解剂展现出传统抑制剂无法实现的持续深度响应。

一、PROTAC的"双手"设计
一个PROTAC分子包含三个模块:
靶蛋白配体:与目标蛋白(如BRD4、KRAS、EGFR)结合,不必占据活性口袋,可选择任何可结合界面
E3连接酶配体:招募E3泛素连接酶(常用CRBN、VHL、MDM2)至附近
Linker:控制两端配体的空间取向,影响三元复合物(靶蛋白-PROTAC-E3酶)形成效率
三元复合物一旦形成,E3酶催化靶蛋白多聚泛素化 → 蛋白酶体26S识别并降解靶蛋白。PROTAC本身不被消耗,催化性地循环利用(类似酶的作用),效率远高于抑制剂的1:1占位模式。
二、与传统抑制剂的关键差异
| 特征 | 传统小分子抑制剂 | PROTAC降解剂 |
|---|---|---|
| 作用机制 | 占据活性位点,可逆抑制 | 降解靶蛋白,催化性循环 |
| 药效持续性 | 随药物代谢下降 | 蛋白重新合成前持续有效 |
| 耐药性 | 靶点突变常导致耐药 | 蛋白被整体降解,突变不影响降解 |
| 靶点范围 | 需活性位点 | 任何可结合面均可 |
| 分子量 | ~300-500 Da | ~700-1200 Da(口服挑战大) |
三、PROTAC研发所需的定制化学品
PROTAC药物研发是高度化学密集型工作,研究团队在以下环节持续需要小批量定制合成:
3.1 靶蛋白配体改造
对已知配体(如JQ1用于BRD4、ARV110类似物用于AR)引入活化基团:
引入活泼氨基或羧基,用于与Linker缩合
引入叠氮/炔基,用于CuAAC或SPAAC连接
3.2 E3连接酶配体
常用E3配体需要多步有机合成:
泊马度胺(Pomalidomide)衍生物(CRBN结合)
VH032、VHL-1(VHL结合)
Nutlin-3衍生物(MDM2结合)
这些配体结构独特,需要专业合成,批量小(10mg~500mg),纯度要求高(≥95%)。
3.3 Linker模块
PROTAC的Linker通常为PEG链(28单元)或烷基链,两端携带不同活化基团(NHS酯、炔、叠氮、胺、酸)。Linker长度和刚柔性对三元复合物的形成有显著影响,研究中通常需同时合成 **510种不同Linker** 进行结构-活性关系(SAR)研究。
四、生物素标记PROTAC:靶点确认与机制研究
在PROTAC的机制研究阶段,生物素修饰版本(Biotin-PROTAC)是不可缺少的研究工具:
亲和素Pull-down:验证PROTAC与靶蛋白的实际结合
竞争实验:确认PROTAC的细胞靶点特异性
E3酶招募验证:通过co-IP确认三元复合物形成
纳孚生物可以提供 PROTAC靶蛋白配体或整体PROTAC分子的生物素标记版本定制合成,结合Pull-down实验设计提供技术支持。
五、纳孚生物PROTAC相关定制合成服务
| 服务内容 | 起始量 | 交期 |
|---|---|---|
| E3配体合成(泊马度胺/VHL系列) | 10mg | 2~3周 |
| PEG/烷基Linker合成 | 50mg | 1~2周 |
| 靶蛋白配体修饰/改造 | 按结构评估 | 3~5周 |
| 生物素标记PROTAC探针 | 1~5mg | 2~3周 |
| 完整PROTAC分子全合成 | 5~50mg | 4~8周 |
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