Cell Chemical Biology：艾滋病治疗新策略！PROTAC介导的HIV-1 Nef降解可有效抑制病毒复制并恢复T细胞表面CD4和MHC-I表达

Nef是HIV-1、HIV-2及其他灵长类动物慢病毒编码的一种附属蛋白，与病毒复制、持久性感染、艾滋病发展密切相关。Nef通过与多种宿主细胞蛋白相互作用，下调CD4、MHC-I等细胞表面分子及SERINC5限制因子，使病毒感染性增强并促进免疫逃逸。此外，Nef还通过结合并激活非受体蛋白酪氨酸激酶和调节肌动蛋白细胞骨架的蛋白，促进病毒转录和释放。非人类灵长类动物研究显示，Nef与病毒致病性和艾滋病发展密切相关，Nef缺陷的SIV在恒河猴中的复制能力较差，可使疾病发作延迟。另外，对于Nef缺陷HIV-1感染个体，即使不施予抗逆转录病毒也可使病毒载量保持在较低水平。Nef因其在HIV发病机制中的关键作用而成为极富吸引力的抗逆转录病毒药物靶点。

但是，Nef缺乏活性位点，难以采用传统的基于活性位点结合的策略进行药物开发。近日，匹兹堡大学的Thomas E. Smithgall教授团队在Cell Chemical Biology发表了题为“PROTAC-mediated degradation of HIV-1 Nef efficiently restores cell-surface CD4 and MHC-I expression and blocks HIV-1 replication”的研究论文，创新性地提出了靶向Nef的PROTAC策略，所设计合成的Nef靶向PROTAC展现出了超越传统抗逆转录病毒药物的治疗效果。

在本研究中，研究人员将现有的羟基吡唑类Nef结合化合物通过柔性连接子与泛素E3连接酶的CRBN/VHL配体偶联，构建了二价PROTAC化合物库。通过基于细胞的正交实验检测Nef泛素化、降解和抑制功能，从中发现了高活性的导向CRBN E3泛素连接酶通路的Nef靶向PROTAC。

图1：导向CRBN的PROTAC靶向降解HIV-1 Nef

SPR测定结果显示，此类二价PROTAC能够诱导多种HIV Nef变体以及SIV Nef与泛素E3连接酶形成三元复合物，具有广谱活性。流式细胞术及定量免疫印迹分析实验显示，Nef靶向PROTAC能够诱导Nef降解，有效逆转Nef介导的MHC-I和CD4下调，恢复对HIV感染细胞的免疫系统识别至关重要的受体的细胞表面表达。此外，由于Nef下调MHC-I的能力与病毒储库的大小之间存在显著的相关性，靶向降解Nef蛋白还将有助于缩小或消除病毒储存库。进一步的抗病毒测试结果显示，Nef靶向PROTAC能有效抑制Nef依赖的病毒复制、降低感染力。

总体而言，本研究展示了PROTAC在靶向降解HIV-1 Nef蛋白方面的出色效果。通过靶向降解Nef，PROTAC不仅恢复了T细胞表面MHC-I和CD4的表达，还显著抑制了HIV-1的复制，并有望增强宿主免疫、清除病毒储存库。该策略为HIV/AIDS治疗提供了新的思路，同时也显示了PROTAC技术在抗病毒药物研发领域的强大潜力。

参考文献：

Emert-Sedlak LA, Tice CM, Shi H, et al. PROTAC-mediated degradation of HIV-1 Nef efficiently restores cell-surface CD4 and MHC-I expression and blocks HIV-1 replication. Cell Chem Biol. 2024;31(4):658-668.e14. doi:10.1016/j.chembiol.2024.02.004