目前，大多数临床小分子治疗药物都是基于占据驱动模式来抑制蛋白质的功能，从而发挥疾病的治疗作用。与传统的小分子抑制剂和拮抗剂不同，蛋白质降解技术可以解决传统小分子或生物大分子无法解决的问题，因为它可以诱导靶蛋白的降解。PROTAC该领域的快速发展为新药研发提供了新的思路，并不断成为新药研发的利器。PROTACs (Proteolysis Targeting Chimeras)最早的概念是在2001年，Crews其他人建议利用体内自然的蛋白质清洁系统，降低蛋白质水平，而不是抑制蛋白质的功能，发挥治疗疾病的目的。

PROTACs作用模式为事件驱动，不影响蛋白质的功能，而是导致靶蛋白降解。这些靶向蛋白降解药物具有催化机制、耐药性和靶向非药物靶点等优点。PROTACs能与目标蛋白 (POI)通过连接链( )组合弹头配体linker )连接 E3 连接酶配体组成。这些异双功能化合物通过与 连接POI 和 E3 连接酶形成三元复合物，促进靶蛋白多聚泛素化，然后被泛素化-蛋白酶系统降解(图1)。

图1. PROTACs的作用机制

近年来PROTACs热门研究已成为国内外制药企业布局的焦点。到目前为止，世界上已经有很多模式了。PROTACs进入临床研究：其中ARV-110和ARV-471均处于临床II期，多款PROTACs处于临床I临床前开发阶段有110个左右的项目。此外，国内还有很多种类型的项目。PROTACs经批准进行临床试验，呈现群雄逐鹿的发展趋势（图2）。

图2. 正在进行临床试验PROTACs(数据来源：智慧芽PharmSnap全球新药情报库)

与传统小分子药物相比，基于传统小分子药物PROTAC蛋白质降解剂具有独特的优点。off-target”效应和“on-target细胞毒性效应仍然是一个巨大的挑战。PROTACs需要一个准确的外部控制元件来实现治疗功能，实现可控释放，以减少一些不必要的副作用。为了实现这一点，研究人员提出了基于光控制的PROTAC设计理念。

由于光的无创性和高时空分辨率，它已应用于各种具有时空控制的生物学应用。目前光控目前的光控。PROTACs主要采用两种策略(图3):PROTAC 中加入光笼基团（photocaging groups）和光开关基团（photoswitches）。文献报道了几种具有生物相容性的光笼基团，它们可以通过使用适当波长的光来解笼。原则上，各种光笼基团可以并入PROTAC在 的控制单元中，POI(目标蛋白)配体或 E3连接酶配体的光笼可以防止三元复合物的形成失去降解能力。当使用适当波长的光解笼时，活性可以PROTACs导致靶蛋白降解(图图)3A）。同样，从添加双稳态光开关到 PROTAC 还可以通过使用光来控制三元复合物的形成(图)3B）。

图3. A) 光笼 PROTACs作用机制；B) 光开光 PROTACs作用机制

光笼PROTACs

Pan课题组基于BRD4蛋白降解剂dBET1 设计了 pc-PROTAC （图4）。

图4. 基于CRBN的光笼PROTACs的化学结构

其中JQ1作为BRD4沙利度胺是蛋白质的配体，沙利度胺是蛋白质的配体E3连接酶cereblon (CRBN)配体。作者通过对JQ1-BRD4分析晶体结构，发现JQ1酰胺氮是其和BRD4结合关键位点，因此，JQ14、5-二甲氧基-2-硝基苄基 (DMNB) 的适当位置，由此产生的PROTAC被称为pc-PROTAC。

同样，作者也在分析CRBN-沙利度胺复合物晶体结构后，决定将光笼基团结构DMNB安装在沙利度胺的酰亚胺氮上，得到pc-PROTAC2。当给予365 nm光照后，pc-PROTAC1 产生活性降解剂 dBET1；然而pc-PROTAC2 不产生任何活性降解剂，可能是产生不希望的副产物。

pc-PROTAC1在黑暗条件下具有很强的稳定性，在给予光照后，可以在各种细胞系中更好地降解BRD4。光笼基团解笼反应迅速，BRD4蛋白质几乎完全降解只需3分钟。此外，该系统对斑马鱼模型中的斑马鱼模型进行了处理。BRD4蛋白质降解也有效。(图5)作者还报告了基于环状光笼基团的基础NPOM的BRD4降解剂PROTAC 4，PROTAC4同样可以在365nm光照下裂解释放活性降解剂dBET1，并在预处理中HEK293T 在细胞上显示对GFP-BRD4融合蛋白的降解。

图5. Pc-PROTAC1斑马鱼模型降解BRD4

除了基于CRBN的光笼化的PROTACs之外，Deiters基于小组设计VHL（E3另一种光笼化PROTACs（图6）。

图6. 基于VHL的光笼PROTACs的化学结构

ERRα PROTAC 1是靶向雌激素相关受体α (ERRα)的PROTAC。作者通过对VHL 蛋白-在对配体复合物晶体结构的分析中，发现羟脯氨酸是光笼化的合适位置。为了破坏三元复合物的形成，光不稳定基团二乙氨基香豆素（DEACM）安装在带碳酸酯键的脯氨酸部分的羟基上，产生 ERRα PROTAC 2。

这种基于香豆素的光笼基团可以通过照射≤ 405 nm 光按需去除，二乙氨基香豆素基团解笼非常快。ERRα PROTAC 2在没有紫外线的情况下，没有显示 2MCF-7 细胞中靶蛋白 ERRα 的任何降解。

但是用紫外线去除 DEACM基团结束后，显示 MCF-7 细胞系ERRα 蛋白质通过剂量依赖性降解。Tate 课题组报道了基础VHL配体的BRD4 降解剂，作者也在VHL光裂解基团团相连的脯氨酸羟基DMNB，得到了PROTAC给予365 3。nm光照后，DMNB裂解消除，具有较强的降解活性BRD4降解剂(图7)。

图7. PTOTAC 3的化学结构和光学特性

光开关PROTACs

所有光笼式 PROTACs 本质上是不可逆的，只会打开蛋白质降解系统，不可能有条件地关闭它们。偶氮苯的光致顺反异构化使其广泛应用于光电、材料科学等领域。为此，研究人员开发了一系列含有偶氮苯的 PROTAC，光切换部分可以是 POI 配体、E3 连接酶或连接链的一部分。含有偶氮苯的生物活性分子本质上是可逆的，分子的功能可以在必要时转化为活性或非活性状态。Carreira 和 Crews 基于小设计ARV-771的可切换 PROTAC，靶向蛋白质 BRD2 和 BRD4。作者用邻四氟偶氮苯代替 ARV-771 聚乙二醇链，合成photoPROTAC- 1（图8）。

图8. 光开关的PROTACs的化学结构

当偶氮苯连接链处于顺式结构时，由于不能形成三元复合物，降解剂处于非活性状态。活性反式图像可通过 415 nm 光转换，用 530 nm 光照可异构化为非活性顺式构象。Trauner 课题组还开发了一种光调控 PROTACs，方法是将偶氮苯部分整合成偶氮苯部分E3 连接酶配体，PHOTAC-I- 3证明了蛋白质降解最有效。与反式为活性降解剂的 photoPROTAC-1 不同，顺式异构体是 PHOTAC 系统活性降解剂，相应的反式结构为非活性降解剂。尤启东研究小组设计了选择性光控开关PROTAC来降解ABL和BCR-ABL蛋白。ABL和BCR-ABL慢性粒细胞性白血病(CML) 病例表达得很高。作者设计的。Azo-PROTAC-4C分子来自那度胺-偶氮-连接链-由达沙替尼单元组成。Azo-PROTAC-4C在降解 BCR-ABL 蛋白质的效果优于其他连接链的长度PROTACs，同时也表现出良好的稳定性。进一步的降解实验表明，反式降解实验表明，反式降解实验表明，反式降解实验表明，反式降解实验表明，反式降解实验表明，反式降解实验表明，反式降解实验表明，反式降解实验表明，反式降解实验表明，反式降解实验表现出更好的稳定性。-PROTAC 32小时后，90% 以上的 BCR-ABL 蛋白质降解，而顺式异构体没有降解活性。（图9）在紫外线下可转化为非活性顺式结构，在可见光下可转化为活性反式结构。因此，通过紫外线和可见光的调节，我们可以调节细胞Azo-PROTAC控制相应的构型PROTAC实现降解活性Azo-PROTAC活细胞中的技术是对的ABL及BCR-ABL调节蛋白质水平。

图9. 可见光和紫外线条件下的蛋白质痕迹实验

综上所述，光开关和光笼 PROTACs战略成功实现PROTACs前者最显著的优点是其可逆性。光笼的可控释放性。PROTACs光开关只能由非活性结构转变为活性结构PROTACs具有在活性和非活性结构之间转换的能力。此外，光具有毒性低、时空分辨率高的优点。这一策略降解目标蛋白的光化学应用提供了更深的见解PROTACs该领域的主要补充已成为准确医学的潜在选择。未来努力的方向应该是将刺激波长转移到可见光和近红外区域，以更好地穿透组织。