Linrodostat

IDC2026论坛聚焦：化学创新药物发现，protac、分子胶、AI助力药物发现等热点内容，合作热线177 0186 0390. 文章来源：奇物论 当前的小分子靶向蛋白降解策略主要依赖化合物诱导新底物与E3泛素连接酶形成复合体。降解剂分为两类：异双功能分子（PROTACs）同时结合靶蛋白与E3连接酶；单价分子（分子胶降解剂）通过修饰蛋白表面诱导三元复合物形成。天然产物及其类似物为降解剂开发提供了新方向，而伪天然产物通过重组天然片段可探索新型降解机制。以免疫调控酶IDO1为例，传统抑制剂临床效果有限，可能因其具有非酶功能。虽然已有IDO1靶向PROTACs的报道，但单价IDO1降解剂仍有待发现。 来自德国马克斯·普朗克分子生理学研究所的Herbert Waldmann等人发现一类源自(-)-香桃木醇的伪天然产物——iDegs，既能抑制IDO1酶活性，又可诱导其降解。iDegs通过改变IDO1结构增强泛素化，并由新发现的E3连接酶CRL2KLHDC3介导降解。该研究揭示了全新降解机制与靶点发现。 发现新型IDO1降解剂iDeg-1 研究通过基于细胞的犬尿氨酸检测，在157,332个小分子库中筛选能降低IDO1酶活性的化合物。在IFN-γ刺激的BxPC3细胞中，源自(-)-香桃木醇的伪天然产物iDeg-1脱颖而出，其抑制犬尿氨酸生成的IC50约为0.83 µM，并在多种细胞系中得到验证。研究发现，iDeg-1并非主要通过抑制酶活性或转录起作用，而是能在10 µM浓度下，于24小时内使IDO1蛋白水平降低达45%。机制研究表明，iDeg-1能快速诱导IDO1发生K48连接的多聚泛素化，并通过蛋白酶体途径被降解。这种降解作用不依赖于IFN-γ的信号环境。蛋白质组学分析进一步证实了iDeg-1对IDO1降解的特异性。 Figure 1 iDeg-1 通过泛素-蛋白酶体系统降低IDO1蛋白水平 iDegs结合并稳定IDO1的机制研究 细胞热转移实验证实，iDeg-1能直接结合并稳定IDO1蛋白，使其熔解温度升高约3.5°C。结构优化获得了活性更强的衍生物iDeg-2和iDeg-3，其抑制IDO1的IC50分别达到138 nM和46 nM，并能更有效地降低细胞内的IDO1蛋白水平。体外酶活实验表明，它们同时具有部分抑制酶活性的能力。进一步机理研究显示，iDegs能竞争性置换IDO1活性中心的血红素辅因子，与脱辅基形式的IDO1结合。添加血红素可减弱iDegs的抑制效果。该系列化合物兼具抑制酶活性与诱导蛋白降解的双重功能。 Figure 2 iDegs 与 IDO1 相互作用 iDegs与IDO1的共晶结构揭示独特结合模式 iDeg-1/2与IDO1的共晶结构显示，它们结合于血红素位点，其苯基氨基甲酸酯占据疏水A口袋，吡咯烷和磺酰基位于血红素结合口袋。结合导致IDO1发生显著的构象重排：K螺旋的电子密度减弱甚至消失，B、C、F、H、J螺旋均发生重新定向。关键的H346残基发生大幅旋转和平移，使J螺旋向结合口袋移动，并削弱了K螺旋与周围结构的相互作用。这种独特的构象变化使含有泛素化位点K389的C末端K螺旋更易接近，可能促进了降解，且与所有已知IDO1抑制剂的结构均不同。 Figure 3共晶结构揭示iDeg-1与iDeg-2结合于脱辅基IDO1并诱导其C末端构象变化 CRL2KLHDC3是介导IDO1降解的关键E3连接酶 研究利用基于CRISPR-Cas9的遗传筛选，发现CUL2-RING连接酶复合体（CRL2）及其底物受体KLHDC3是iDegs诱导IDO1降解所必需的。出乎意料的是，该复合体同样参与基础状态下IDO1的天然周转。iDegs并非全新招募E3，而是增强了IDO1与其天然E3——CRL2KLHDC3的相互作用。生化实验证实，IDO1的C末端含有一个以甘氨酸结尾的EG序列，符合KLHDC3识别的C-degron特征。IDO1C端肽段能以103 nM的亲和力结合KLHDC3，且该结合依赖于C末端甘氨酸。体外泛素化重构实验进一步证明，CRL2KLHDC3能直接介导IDO1肽段的泛素化。因此，IDO1是CRL2KLHDC3的天然底物，iDegs通过增强这一内在降解通路发挥作用，这与通常诱导新临近性的PROTAC或分子胶降解剂作用模式不同。 Figure 4 KLHDC3参与iDeg介导的IDO1降解过程 iDeg-6高效降解IDO1的验证与机制阐明 该研究对iDegs进行了系统评估。其中，iDeg-6在酶活抑制（IC50 = 16 nM）和诱导降解方面均表现最优，其降解IDO1的DC50为6.5 nM，最大降解率（Dmax）达70%。机制验证表明，iDeg-6的降解作用依赖于CRL2KLHDC3复合体及neddylation修饰，KLHDC3的基因敲除或关键残基突变可完全挽救降解。定量分析显示，在100 nM浓度下，IDO1降解贡献了81%的犬尿氨酸水平下降。 生化重构实验揭示，脱辅基形式的IDO1是KLHDC3的高亲和力底物，能被快速泛素化。血红素或抑制剂Linrodostat则通过稳定IDO1的C末端螺旋结构，阻碍其与KLHDC3的结合。iDegs（尤其是iDeg-2至iDeg-6）能有效竞争性置换血红素，使IDO1保持可与KLHDC3结合的构象，从而促进其泛素化。这种作用强度与化合物在细胞中的降解效力趋势一致。因此，iDegs通过稳定IDO1的脱辅基状态，增强其作为KLHDC3天然底物的降解通路。 Figure 5验证KLHDC3作为调控IDO1的E3连接酶 iDeg-6调控IDO1稳态并抑制其促癌功能 该研究还提出了IDO1稳态调控模型：新合成的脱辅基IDO1（apo-IDO1）可被KLHDC3快速降解；而结合血红素形成全酶（holo-IDO1）后则逃逸降解。使用血红素合成抑制剂或直接补充血红素可分别降低或提升IDO1蛋白水平，且该调控依赖于KLHDC3。研究进一步发现，其他IDO1抑制剂（如epacadostat）会稳定IDO1蛋白、增加其丰度，而iDegs则通过将IDO1推向易于降解的状态发挥作用，体现了配体结合对同一降解通路双向调控的独特现象。 最后，功能实验表明，不同于仅抑制酶活的epacadostat（其可能稳定IDO1并加速细胞迁移），iDeg-6能显著延缓SKOV-3细胞的伤口愈合过程。这证明iDegs不仅能降解IDO1，还能有效抑制其非酶活性的促肿瘤迁移功能，展现了其潜在的治疗优势。 Figure 6脱辅基IDO1（而非全酶形式）是优先降解底物 结论 临床研究表明，仅抑制IDO1酶活性效果有限，可能与其非酶功能有关。研究者们发现的iDegs能结合脱辅基IDO1，诱导其C末端螺旋构象变化，从而通过内源性E3连接酶CRL2KLHDC3促进泛素化降解。这与其他稳定IDO1的抑制剂作用相反。iDegs体积小、药物特性好，可同时阻断IDO1的酶和非酶功能，为克服现有疗法局限提供了新策略，也为靶向蛋白降解领域开辟了利用天然降解通路的新方向。 参考文献 Hennes, E., Lucas, B., Scholes, N.S. et al. Monovalent pseudo-natural products supercharge degradation of IDO1 by its native E3 KLHDC3. Nat. Chem. (2026).  https://doi.org/10.1038/s41557-025-02021-5 END 免责声明：本文仅作知识交流与分享及科普目的，不涉及商业宣传，不作为相关医疗指导或用药建议。文章如有侵权请联系删除。 IDC2026论坛聚焦：化学创新药物发现，protac、分子胶、AI助力药物发现等热点内容，合作热线177 0186 0390. 戳“阅读原文”立即领取IDC2026免费参会名额!