近日，青岛科技大学化学与分子工程学院罗细亮教授和宋志灵副教授团队在Journal of the American Chemical Society期刊发表题为“Self-Splicing RNA Platform Encodes Twin PROTACs for Dual-E3 Ligase Recruitment and Programmable Protein Degradation”的研究论文。

研究背景

靶向蛋白降解技术，尤其是PROTAC，通过诱导E3泛素连接酶与目标蛋白（POI）接近，使POI被泛素化标记并经蛋白酶体降解，从而克服了传统小分子抑制剂基于“占位驱动”模式对POI结合口袋的依赖，针对“耐药性”和“不可成药”靶点蛋白具有巨大治疗潜力。尽管优势显著，传统PROTAC设计面临严峻挑战：1）其化学结构复杂，合成与纯化步骤繁琐，限制了其规模化生产和模块化设计；2）更关键的是，绝大多数PROTAC高度依赖单种E3连接酶。然而，不同肿瘤细胞中E3连接酶的表达水平差异巨大，当目标连接酶表达不足时，PROTAC的疗效便会大打折扣，甚至失效。因此，如何开发一种能规避合成瓶颈、并实现多E3连接酶协同作用的降解平台，是该领域亟待解决的核心问题。

图1. asRNA基因编码的蛋白降解体系

为攻克以上瓶颈，罗细亮和宋志灵研究团队成功开发了一种名为“人工自剪接RNA”（asRNA）的基因编码平台（图1）。该平台能够从一个单转录本出发，通过核酶介导的精准自剪接，同时产生两种功能迥异的PROTAC效应器：一个基于肽段的pPROTAC和一个基于RNA适配体的aPROTAC。这两个效应器能够协同招募VHL和Dzip3两种不同的E3泛素连接酶，激活两条互补的泛素化通路，实现对目标蛋白的高效降解。研究团队利用该平台，成功降解了被视为“不可成药”的致癌转录因子c-MYC以及耐药性相关的EGFR蛋白，并在体内外肿瘤模型中展现出显著的抗肿瘤效果与良好的生物安全性。

研究亮点

1）首创单转录本编码双PROTAC的原位合成策略：研究者借鉴了CRISPR-Cas9系统中Cas9蛋白与guide RNA共表达的自然启示，设计出asRNA这一创新平台。通过在一段RNA序列中同时编码肽段和RNA适配体，并经核酶（ribozyme）精确切割实现功能分离，从根源上绕开了传统PROTAC复杂的化学合成难题，实现了在细胞内“原位”生产降解工具。

图2.双靶点降解研究

2）引入双E3连接酶协同降解策略（图2）：通过同时招募VHL和Dzip3两种E3连接酶，asRNA平台激活了双重、互补的泛素化路径。相较于仅依赖单一E3连接酶的体系，双E3系统在降解c-MYC和EGFR时效率显著提升，尤其在单一连接酶表达较低的细胞系中优势更为明显。asRNA平台成功实现了对c-MYC的显著降解，并下调了其下游促癌基因的表达，诱导肿瘤细胞凋亡并抑制其迁移。同时，该平台对耐药性EGFR同样有效，为克服由EGFR突变引起的耐药性问题提供了新思路。

3）模块化架构实现快速重编程：asRNA平台采用“识别模块-连接酶招募模块-核酶自剪接模块”的三段式设计，具备高度的通用性和可编程性。通过简单替换目标识别元件（肽段或RNA适配体），即可快速“重编程”以靶向不同蛋白。此外，团队利用AS1411适配体修饰的脂质体实现了体内靶向递送，在荷瘤小鼠模型中证实了显著的肿瘤抑制效果，且未观察到明显的系统毒性，证明了该策略的可行性与安全性（图3）。

图3.活体治疗研究

总结与展望

罗细亮、宋志灵研究团队的此项工作，创造性地将核酶自剪接技术与PROTAC理念相融合，开发出一个集“基因编码”、“双E3协同”和“模块化设计”于一身的蛋白质降解新平台。它不仅有效解决了传统PROTAC合成复杂和连接酶依赖单一的核心痛点，更实现了对两种关键促癌因子的高效降解，为靶向“不可成药”和“耐药性”蛋白质组开辟了崭新路径。该工作也为进一步探索多E3连接酶协同降解的内在机制，以及开发更安全、高效的体内递送系统奠定了坚实基础。

本研究以Research Article形式发表于Journal of the American Chemical Society，硕士生丁佳妮为第一作者，罗细亮教授和宋志灵副教授为共同通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金、泰山学者项目和山东省自然科学基金等项目的资助。