DOI: https://doi.org/10.1021/acsmedchemlett.5c00068
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40236549
تاريخ النشر: 2025-03-17
المؤلف: Vasanthanathan Poongavanam وآخرون
الموضوع الرئيسي: تحلل البروتين والمثبطات
نظرة عامة
تناقش هذه القسم أهمية اعتماد التشكيلات المطوية ذات المساحات السطحية القطبية ثلاثية الأبعاد القابلة للوصول إلى المذيبات المنخفضة لتمرير الخلايا السلبية لـ PROTACs (الكروموسومات المستهدفة للبروتوليس). تركز الدراسة على اثنين من VHL PROTACs التي تختلف فقط في تركيب الوصلات الخاصة بها—واحدة تحتوي على مجموعات ميثيلينية والأخرى تحتوي على ذرات أكسجين. على الرغم من هذا الاختلاف الهيكلي الطفيف، أظهرت PROTACs الاثنين اختلافات ملحوظة في نفاذية الخلايا.
كشفت محاكاة الديناميات الجزيئية (MD) وطيف الرنين المغناطيسي النووي (NMR) أن PROTAC ذو النفاذية المنخفضة مع الوصلة الألكيلية أظهر سلوكًا تكوينيًا يعتمد على البيئة. في الوسائط غير القطبية، كانت التفاعلات الكارهة للماء تفضل التشكيلات الممتدة والقطبية، مما ساهم في انخفاض نفاذية الخلايا. على العكس، في البيئات المائية، تعرضت الوصلة لانهيار كاره للماء، مما أدى إلى تشكيلات مطوية وأقل قطبية. بالمقابل، حافظ PROTAC ذو النفاذية العالية مع وصلة PEG على تشكيلات مماثلة في كل من البيئات القطبية وغير القطبية، مما يشير إلى قابلية هيكلية أكثر ملاءمة تعزز نفاذية الخلايا.
نقاش
في قسم النقاش، يبرز المؤلفون توفر طيف NMR الأصلي والملفات الهيكلية لـ PROTACs 1 و 2، والتي يمكن الوصول إليها بحرية على Zenodo. يؤكدون على الانتقال إلى طريقة عالية الإنتاجية للتحليل، مقارنين إياها مع بروتوكولهم السابق المبلغ عنه القائم على PyMOL. العلاقة بين الطريقتين قوية بشكل ملحوظ، مع قيمة $R^2$ تبلغ 0.94؛ ومع ذلك، فإن القيم المستمدة من طريقة VEGA أعلى باستمرار من تلك المستمدة من PyMOL.
بالإضافة إلى ذلك، يقدم المؤلفون حسابًا مفصلاً للطرق المستخدمة، بما في ذلك تحليلات النقاء، وطيف الكتلة عالي الدقة (HRMS) للمركبات 1 و 2، والتحليلات الحاسوبية لمحاكاة الديناميات الجزيئية (MD). كما يشيرون إلى بيانات $^1$H NMR بتردد 800 ميغاهيرتز وتحليل NAMFIS للمركب 1، مما يشير إلى نهج شامل لتوصيف PROTACs. المعلومات الداعمة متاحة للحصول على مزيد من الرؤى حول نتائجهم.
DOI: https://doi.org/10.1021/acsmedchemlett.5c00068
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40236549
Publication Date: 2025-03-17
Author(s): Vasanthanathan Poongavanam et al.
Primary Topic: Protein Degradation and Inhibitors
Overview
This section discusses the significance of adopting folded conformations with low solvent-accessible 3D polar surface areas for the passive cell permeability of PROTACs (Proteolysis Targeting Chimeras). The study focuses on two VHL PROTACs that differ solely in their linker composition—one containing methylene groups and the other containing oxygen atoms. Despite this minor structural variation, the two PROTACs exhibited markedly different cell permeabilities.
Molecular dynamics (MD) simulations and NMR spectroscopy revealed that the low-permeability PROTAC with the alkyl linker displayed an environment-dependent conformational behavior. In nonpolar media, hydrophobic interactions favored extended and polar conformations, contributing to its low cell permeability. Conversely, in aqueous environments, the linker experienced hydrophobic collapse, resulting in folded and less polar conformations. In contrast, the highly permeable PROTAC with a PEG linker maintained similar conformations in both polar and nonpolar environments, indicating a more favorable structural adaptability that enhances cell permeability.
Discussion
In the discussion section, the authors highlight the availability of original NMR spectra and structural files for PROTACs 1 and 2, which can be accessed freely on Zenodo. They emphasize the transition to a high-throughput method for analysis, contrasting it with their previously reported protocol based on PyMOL. The correlation between the two methods is notably strong, with an $R^2$ value of 0.94; however, the values obtained from the VEGA method are consistently higher than those from PyMOL.
Additionally, the authors provide a detailed account of the methods employed, including purity analyses, high-resolution mass spectrometry (HRMS) for compounds 1 and 2, and computational analyses of molecular dynamics (MD) simulations. They also reference the 800 MHz $^1$H NMR data and NAMFIS analysis for compound 1, indicating a comprehensive approach to characterizing the PROTACs. The supporting information is made available for further insights into their findings.