蛋白质降解药物新方向——自噬溶酶体途径.docx

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1、蛋白质降解药物新方向一自噬溶酶体途径什么是细胞自噬?细胞自噬又称为细胞自食，是指在细胞自噬相关基因的调控下，依赖于溶酶体的胞内降解途径。通过自噬体将需要降解的物质包裹，运送到溶酶体中，利用水解将物质降解，产生氨基酸、单糖等产物，供细胞再次利用。细胞自噬最早在20世纪60年代由Christian de Duve提出，当时观察到，细胞会将细胞内的成分包裹在膜中形成囊状结构，将它们运输到溶酶体降解并回收利用部分降解产物。Degradation自噬这种蛋白质的降解方式在进化上非常保守,存在于酵母等低等真核生物中，也存在于高等哺乳动物。20世纪90年代，大隅良典利用面包酵母筛选了细胞自噬的关键基因，并进

2、一步阐明了酵母细胞的自噬机理。他于2016年获得诺贝尔生理与医学奖。生物体为了维持细胞内部环境的动态平衡，需要不断降解功能异常的细胞结构及物质，如各种受损的细胞器、错误折叠的蛋白质等。通常分子量较小的蛋白质通过泛素-蛋白酶体途径降解；分子量大的蛋白质、细胞器、蛋白聚集体、以及非蛋白质物质如脂滴、核酸、外来病原体等通过细胞自噬途径降解。自噬的分类自噬分为大自噬、小自噬、分子伴侣介导的自噬。01在大自噬中，细胞浆中的蛋白质和受损细胞器被具有双层膜结构的自噬体所包裹，随后通过一系列膜融合过程，从而将这些物质释放到溶酶体中，被溶酶体中的水解酶降解；02在小自噬中，胞浆中的物质可以直接被溶的体膜下陷包裹

3、，乔噬到溶酶体中进行降解；01在分子伴侣介导的自噬中，首先由胞浆中的分子伴侣识别底物蛋白质分子的特定氨基酸序列并与之结合，形成分子伴侣-底物复合物，当复合物与溶酶体膜上的受体Lamp2A结合后，底物去折叠，随后通过溶酶体内另一种分子伴侣介导底物在溶酶体膜的转位，从而使底物蛋白质分子运输到溶酶体内，被细胞降解再利用。自噬的分子机制自噬的主体过程主要是由自噬相关基因(autophagy-related genes, ATGs)编码蛋白质(Atgs)完成的。Plasma membraneInftwitionElongationClosureMatirationDegradation诱导自噬发生的At

4、gl /ULK1激酶复合物Atgl激酶复合物在自噬启动过程中发挥着重要作用。其核心成员Atgl是一个真核生物中高度保守的丝/苏氨酸蛋白激酶，在哺乳动物中，发现Atgl的同源物是 Unc-51Tike kinase 1 and 2(ULK1 和 ULK2)，能启动自噬。Atgl3 是最早被鉴定出的ULK1/2复合物成员，能够促进ULK1/2的激活；FIP200能够作为一个支架蛋白参与Atg蛋白的组装。ULK1/2复合物的活性主要受磷酸化的调节。营养充足的情况下，mTORCl磷酸化ULK1和Atgl3,使其活性处于抑制状态;营养缺失或雷帕霉素处理情况下，mTORCl活性被抑制，ULK1迅速激活，诱

5、导自噬的发生。葡萄糖或能量缺失的情况下，ULK1的活性主要受AMPK调节。AMPK能够磷酸化mTORCl复合物中的亚基从而抑制mTORCl,间接激活ULK1;同时也能够直接磷酸化ULK1中心区域的多个丝氨酸位点，直接激活ULK1。参与自噬泡延伸和成熟的PI3KC3激酶复合物PI3K是一类重要的信号调控分子，可通过对膜上的磷酸肌醇(PD进行磷酸化修饰控制细胞生长、分化和胞内物质的运输等过程。根据底物的特异性，PI3K可以分为3类，其中第为类的PI3K复合物(class III PI3K complex,简称PI3KC3)对自噬发挥着最为重要的作用，它可以将磷脂酰肌醇磷酸化为磷脂酰肌醇3-磷酸(p

6、hosphatidylinositol 3-phosphate, PI3P),进而参与自噬泡的形成。PT3KC3激酶复合物不仅参与自噬泡的形成过程，同时也在自噬泡成熟过程中发挥重要作用。Atgl2结合体系1998年Mizushima等发现酵母中存在一个自噬相关的结合系统，包括4种Atg 蛋白：Atg5、Atg7、AtglO、Atgl2o 在这个系统中，Atg7 和 AtglO 参与到底物Atgl2蛋白的修饰中来，最终将Atgl2蛋白传递到Atg5蛋白，形成Atg5-Atgl2的复合物；Atg5-Atgl2的结合是细胞正常代谢所固有的，并不受营养条件的调节。Atgl6能够通过与Atg5结合形成自

7、噬所必需的Atgl2-Atg5-Atgl6的复合物，并且Atgl6只能与Atg5结合，不能与Atgl2结合。Atg8结合体系除Atgl2结合系统外，还发现另一个在细胞自噬中发挥重要作用的蛋白结合系统 Atg8结合系统。有研究表明，从最初的独立膜，到成熟的自噬泡，甚至最后进入溶酶体的自噬泡内膜，都存在Atg8,因此Atg8可作为自噬过程中膜动态变化的特异性标记物。与Atgl2系统不同，Atg8系统受自噬发生条件的诱导，饥饿时，Atg8水平显著增高。Atg8又可以分为3个不同的亚家族，分别为MAP1LC3 (简称LC3)、GABARAP和GATE-16。LC3目前研究最为广泛。胞浆中的LC3通过一

8、些列的酶促反应后，形成LC3-H, LC3TI紧密结合在自噬前体和自噬泡膜上，当自噬泡与溶酶体融合后，LC3-II被溶酶体的水解酶水解。通常将LC3-II作为自噬泡的一种表面标记，LC3-II的量可以间接反映细胞中自噬程度的强弱。Technology application相关技术应用基于溶酶体的蛋白降解技术：LYTACLYTAC技术是利用溶酶体实现蛋白的靶向降解。C1-M6PR是一个细胞膜上大量分布的多结构域跨膜糖蛋白，主要定位于细胞膜上和高尔基体膜上，它介导了溶酶体酶的分选和转运过程。此外，CI-M6PR还介导其它被M6p修饰的蛋白转运至溶酶体降解的过程。Cell membraneTran

9、smembraneproteinLYTACExtracellularLysosomeTransport vesicleLYTAC技术平台LYTAC分子为双功能分子，一端为与靶蛋白结合的抗体或小分子，另一端为一条长链，连接着多个M6P基团当抗体或小分子与细胞膜上的靶蛋白结合后，M6P基团会被CI-M6PR识别，CI-M6PR会将结合的靶蛋白转运至溶酶体并降解。LYTAC技术代表公司为LYCIA,已完成超L 4亿美元融资，并且与礼来达成超16亿美元合作，目前进展最快项目还处于临床前研究。基于自噬-溶酶体的蛋白降解技术：ATTECATTEC能将LC3及致病蛋白（或其他致病物质）黏在一起，进而将致病蛋

10、白包裹进入自噬小体进行降解。目前济景医药基于ATTEC技术，正在推进poly Q疾病药物研发。代表公司为济景医药、阿泰克生物。mHTT-LC3 Phagophore AuropnagosoneAutoiysosomeArticleAllele-selective lowering of mutant HTTprotein by HTT-LC3 linker compoundshttps:/doi.org/1O.1O38/s41586-O19-1722-1Received： 5 February 2019Accepted： 24 September 2019Zhaoyang Li1*. Cen

11、Wang , Ziying Wang1*. Chenggang Zhu2*, Jie Li2. Tian Sha Lixiang MaChao Gao) Yi Yang6, Yimin Sun1, Jian Wang Xiaoli Sun1, Chenqi Lu Marian DifigliaYanai Mei Chen Ding10, Shouqlng Lu。10. Yongjun Dangsf Yu Dlnguz Ylyan FeP & Boxun Lu1.基于溶酶体的蛋白降解技术：ATACATACs全称为ASGPR Targeting Chimeras,即去唾液酸糖蛋白受体（ASGPR）

12、靶向嵌合体。ASGPR是肝细胞表面特异性溶酶体靶向受体，在内源性蛋白降解的过程中发挥关键作用。NovelASGPRChemicalLinkersTargetProteinBindersLigandsatac结构ATACs作为一种双功能小分子化合物，与靶蛋白及ASGPR结合，产生的ASGPR-ATACs-靶蛋白复合物通过细胞膜内吞，形成一个运输囊泡，囊泡会将复合物运输到肝细胞溶酶体中，将靶蛋白降解。代表公司为Avilar Therapeutics,已完成6000万美元融资，出资方为RACapital Managemento基于自噬溶酶体途径可治疗的疾病：亨廷顿病亨廷顿病一般患者在中年发病，表现为

13、舞蹈样动作，随着病情进展逐渐丧失说话、行动、思考和吞咽的能力，病情大约会持续发展10年到20年，并最终导致患者死亡；来自复旦大学的研究团队筛选发现有四个化合物在小鼠神经元、亨廷顿病病人细胞以及亨廷顿病果蝇模型中，均可选择性地结合变异亨廷顿蛋白所特有的过长poly Q （谷氨酰胺）区域，根据这一特性对两者予以区分。能够显著降低变异亨廷顿蛋白水平，而对野生型亨廷顿蛋白水平几乎没有影响。目前已知有九种poly Q疾病，都是由特定的含有过长poly Q的突变蛋白所导致，包括脊髓小脑性共济失调HI型疾病、延脊肌萎缩症、齿状核红核苍白球丘脑下部核萎缩等。Industry prospects自噬-溶酶体行业

14、前景蛋白质降解药物是新兴的治疗方向，未来空间巨大。但目前相关药物研发还处于起步阶段，还需要更多的技术路径探索，还有许多未知的风险。基于自噬-溶酶体途径可治疗的疾病目前主要为神经退行性疾病。未来肿瘤也可以通过细胞自噬相关药物进行治疗，但是肿瘤发生机制复杂，细胞自噬在肿瘤中的作用机制还需要更进一步的研究。Biomedical industry fund钱塘区和达生物医药产业基金钱塘区和达生物医药产业基金由和达钱塘产业母基金和社会金融机构共同出资，和达金服下属私募股权投资基金管理人杭州和达投资管理有限公司发起设立和管理，基金按监管要求在中基协备案，于2018年初投入运作，在杭州银行托管。基金总规模1

15、0亿元，存续期5+2年，分三期注册和设立，基金聚焦生物医药优势产业，不断对新型生物医药研发方向及先进技术进行分析研究，以股权投资方式支持钱塘区生物医药、大健康产业中具有较强带动作用及领先水平的重点项目。总规模10亿元5+2年镣燧生物医S大健舒哑基金管理人为和达投资管理公司（中基协登记编号P1061289）,基金投资主体涉及4个已在中基协备案的基金，其中生物医药产业基金3个，用于承接政策性直投基金所投拟上市企业的平移基金1个。截至2022年4月，和达钱塘生物医药产业基金已投项目20个，合计投资金额约7. 85亿元人民币。其中多禧生物已通过股权转让以近四倍价格退出；联川生物、明峰医疗、索元生物、卓健科技、海昶生物已进入上市辅导。天境生物、联川生物、多禧生物、卓健科技、明峰医疗、索元生物、凌科药业、葆元生物进入2021杭州准独角兽榜单。