引言

分子胶可以借助细胞自身的蛋白降解系统，让原本难以直接成药的蛋白被选择性清除，因此正在成为靶向蛋白降解领域的重要研究方向。

近期，一项发表于 Nature 的研究发现了一种更特别的分子胶作用方式：研究人员筛选得到的小分子M12本身并不能直接发挥作用，而是需要先在细胞内经过谷胱甘肽修饰，才会转化为真正具有活性的分子胶。这一发现进一步拓展了人们对分子胶形成和激活方式的认识。

而这个关键机制的发现，冷冻电镜提供了重要线索。在解析蛋白复合物结构时，研究人员意外观察到一段无法由原有组分解释的额外密度，由此意识到M12可能并不是以原本的形态发挥作用。随后结合质谱、生化实验和进一步的结构分析，研究人员最终还原了这一分子胶从“激活”到促进蛋白结合的完整过程。

筛选作用于其他E3连接酶的小分子M12

虽然分子胶潜力巨大，但绝大多数已知的分子胶仅能作用于少数几种E3链接酶（如CRBN）。人体内有超过600种E3连接酶，怎样系统性地发现能作用于其他E3连接酶的分子胶是领域内的主要瓶颈。

该研究通过将CRBN、DCAF1等七种E3连接酶和大量化合物混合在细胞裂解液中进行筛选，最终他们从约5000个化合物中筛选出了一个小分子M12，它能诱导E3连接酶DCAF11招募并降解DDX18蛋白。

图1. 利用细胞裂解液进行的多重免疫沉淀结合质谱分析，鉴定出一种新型分子胶

冷冻电镜结构发现M12上的未知电子密度

为了阐明M12通过怎样的分子机制将DDX18招募至DCAF11并介导其降解，团队解析了DDX18、M12和DCAF11组成的三元复合物的冷冻电镜结构，分辨率达到2.3 Å。

冷冻电镜结构显示，在DCAF11与DDX18的界面处存在一段额外的电子密度，该密度不属于DCAF11、DDX18或未修饰的M12。根据这段密度的分叉弯折形态以及M12 结构上的高活性 6-Cl 位点，团队推测该位点会发生共价修饰，对应这段未知密度。

体外结合与TR-FRET实验也验证了这一推论：纯蛋白体系里 M12 无法介导 DCAF11 与 DDX18 结合；只有加入含活性内源酶的细胞裂解液，才能促成二者互作，而且煮沸灭活裂解液则该效应消失。

这说明 M12 必须依靠细胞内酶促修饰，才能形成功能性三元复合物。

发现GSH修饰M12促使三元复合物形成

为了确定M12的修饰方式，团队做了LC-MS 检测实验，结果显示活性代谢物相较未修饰M12出现+271 Da 的质量偏移，完美对应了M12脱去一个氯原子并接上一个谷胱甘肽（GSH）基团的特征，即GSH-M12。进一步实验证实，细胞里高表达的谷胱甘肽S-转移酶（GST）会把GSH接到M12上，发生"谷胱甘肽化"。修饰后的GSH-M12才是真正的活性分子，它能重编程DCAF11，使其识别并降解RNA解旋酶DDX18。

图2. M12的谷胱甘肽化使其转变为一种能够与DCAF11–DDX18结合的功能性分子胶

冷冻电镜结构阐明GSH-M12在细胞内招募蛋白的机制

GSH-M12结合的DCAF11–DDX18复合物结构清晰显示，GSH部分深嵌于DCAF11的WD40 β-螺旋桨结构域中央孔道内，该结合口袋在进化上高度保守。M12部分从孔道向外延伸，其二甲基苯基团深埋于DCAF11与DDX18的蛋白-蛋白界面，通过重塑DCAF11表面来促进DDX18 C端结构域的招募，并稳定两者间的极性相互作用网络。