Rationalisierung der PROTAC-vermittelten ternären Komplexbildung mit Rosetta

Proteolyse-zielende Chimären (PROTACs) sind Moleküle, die einen Zielbindungs-Warhead mit einer E3-Ligase-rekrutierenden Moiety kombinieren; indem sie das Zielprotein in einen ternären Komplex mit der E3-Ligase ziehen, induzieren PROTACs den Abbau des Zielproteins. Während PROTACs ein spannendes Potenzial als chemische Sonden und therapeutische Agenzien bieten, erfordert die Entwicklung eines PROTAC typischerweise die Synthese zahlreicher Analoga, um Variationen im chemischen Linker gründlich zu erkunden; ohne umfangreiche Versuche und Irrtümer ist unklar, wie man die beiden proteinrekrutierenden Moieties verknüpfen kann, um die Bildung eines produktiven ternären Komplexes zu fördern. Hier beschreiben wir eine strukturbasierte computergestützte Methode zur Bewertung der Eignung eines bestimmten Linkers für die ternäre Komplexbildung. Unsere Methode verwendet Rosetta, um die Proteinbestandteile zu docken, und baut dann den PROTAC aus seinen Komponentenfragmenten in jeden Bindungsmodus auf; komplette Modelle des ternären Komplexes werden anschließend verfeinert. Wir wenden diesen Ansatz an, um retrospektiv mehrere PROTACs aus der Literatur zu bewerten, die verschiedene Zielproteine abdecken. Wir stellen fest, dass das Modellieren der ternären Komplexbildung ausreicht, um sowohl die Aktivität als auch die Selektivität zu erklären, die für diese PROTACs berichtet wurden, was impliziert, dass andere zelluläre Faktoren in diesen Fällen keine entscheidenden Bestimmungsfaktoren für die Aktivität sind. Wir stellen außerdem fest, dass die Interpretation der PROTAC-Aktivität am besten unter Verwendung eines Ensembles von Strukturen des ternären Komplexes angegangen wird, anstatt von einer einzigen statischen Konformation, und dass Mitglieder einer strukturell konservierten Proteinfamilie durch denselben PROTAC über sehr unterschiedliche Bindungsmodi rekrutiert werden können. Um die Übernahme dieser Methoden zu fördern und weitere Analysen anzuregen, verbreiten wir sowohl die computergestützten Methoden als auch die Modelle der ternären Komplexe.