Design, synthesis, and utilization of molecular probes for exploring the PROTAC-specific mechanism of targeted protein degradation

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タンパク質分解誘導薬の作用機序は、ユビキチン－プロテアソーム系が細胞内タンパク質（生理的基質）を分解する機構に則ったモデルで説明されてきた。一方、ごく最近になって、PROTAC が誘導する標的タンパク質分解は、ユビキチン－プロテアソーム系が生理的基質を分解する過程とは異なる過程を含むことが分かってきた。そこで、本研究では、独自に設計した分子プローブ群を創製し、これらを用いてタンパク質分解誘導薬特有のタンパク質分解誘導機構や細胞内での重要因子の挙動を探索・解明することを目的とした。我々は最近、標的タンパク質（Brd4タンパク質）とE3リガーゼ複合体の基質認識部位（VHLタンパク質）との三者複合体の解析が進んでいるBrd4 タンパク質分解誘導剤 MZ-1を基盤として、Brd4タンパク質分解誘導活性を保持しながら機能性官能基の追加が可能な PROTAC テンプレートを報告した（Bioconjugate Chem. 2022, 33, 142）。更に、これらのPROTAC テンプレートを用いて、蛍光プローブや、近接駆動型標識基を備えたTurn-ON型蛍光プローブ、ビオチン化プローブの創製を実施した。PROTACテンプレートの大量供給法を確立した後、これまでに20種類を超える誘導体を合成し、そのBrd4分解誘導活性を評価した。合成した蛍光プローブについては、培養がん細胞に添加し、その細胞内動態を観察した。以上、上記目的、すなわち、タンパク質分解誘導薬特有のタンパク質分解誘導機構を探索・解明できるプローブ分子の創製と評価を実施した。