近日，藥學院錢旭紅院士、楊泱泱副教授課題組在蛋白靶向降解策略研究中取得重要進展，相關成果以“An Endoplasmic Reticulum (ER)-Targeting DNA Nanodevice for Autophagy-Dependent Degradation of Proteins in Membrane-Bound Organelles”為題發表于著名期刊Angew. Chem. Int. Ed. (DOI: 10.1002/anie.202205509)，并入選VIP (Very Important Paper)。

蛋白質通過分布在胞內不同的細胞器中以執行各項功能，包括內質網（ER）、線粒體（Mito）等為代表的膜結合細胞器（Membrane-bound organelle，MBO）和以各類生物大分子凝聚體為代表的無膜細胞器（Membrane-boundorganelle），例如ER為蛋白質的折疊、修飾提供了特定的生物環境，而ER內蛋白的異常表達和累積與腫瘤發生或者神經退行性疾病的發生都有關聯，因此可靶向膜結合細胞器內蛋白質的調節工具將有助于開發靶向治療的新策略。近年來，靶向蛋白降解策略已成為疾病治療與干預的重要手段，目前基于泛素-蛋白酶體（UPS）機制所開發的PROTAC技術和基于自噬-溶酶體途徑設計的AUTAC技術在降解胞外蛋白、膜蛋白以及胞質蛋白體現出廣闊的應用前景。但由于MBO膜結構的限制，靶向MBO內的致病蛋白仍缺少有效降解工具。

研究團隊利用具有ER靶向能力的DNA納米器件（cDOS），設計并組裝了一種可特定降解MBO內蛋白質的靶向工具。作者首先構建了一種具有腫瘤微酸性環境響應性的核酸-多肽偶聯物（AMR）作為靶向腫瘤細胞的人工受體，通過堿基互補配對使腫瘤細胞可特異性攝取cDOS。隨后cDOS通過小窩蛋白介導的內吞作用被細胞攝取，繼而被轉運至ER，最后通過自噬途徑被轉運至溶酶體降解。利用這一發現，在cDOS上通過自組裝引入ER內蛋白結合配體（Ligand-ON）以構建靶向蛋白降解體（L-cDOS），當L-cDOS被運送至ER后，其與ER內靶向蛋白質結合，最后依賴自噬-溶酶體路徑將結合的蛋白降解。

作者首先構建了在ER內表達的帶有Halo標簽的外源性融合蛋白ER-GFP，并同時組裝可特異結合ER-GFP的靶向降解體（H-cDOS），然后利用免疫印跡法Western Blot（WB）驗證了ER-GFP可被降解，從而證明了該策略的可行性。接著作者針對腫瘤細胞ER內過表達的分子伴侶GRP78，構建了特異的靶向降解體（S-cDOS），利用WB和免疫熒光成像技術驗證了GRP78同樣可被有效降解。該工作利用具有ER靶向能力的cDOS構建了一類自噬途徑依賴的蛋白降解體系，能夠高效降解膜結合細胞器內表達的蛋白質，為現有的蛋白靶向降解策略提供了一種新的工具。

藥學院2018級博士生劉彩霞為該工作的第一作者，該工作在錢旭紅院士的悉心指導下完成，并得到徐玉芳教授和朱維平教授的大力支持，得到國家自然科學基金、上海市科技重大專項等資金的支持。‍