ZBP1 降解！南开大学团队开发共价 PROTAC_MCE

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炎症开关：ZBP1

ZBP1 是一种重要的病原体感知蛋白，能够识别病毒诱导形成的 Z-DNA 或 Z-RNA 构象，并进一步激活 RIPK3-MLKL 信号轴，引发坏死性凋亡和强烈的炎症因子释放。与传统靶向 RIPK3、MLKL 等下游分子的策略相比，直接干预 ZBP1 这一“上游开关”，有望更彻底地抑制炎症级联反应，同时降低对正常生理过程的干扰。

近年来， Z-DNA binding protein 1 (ZBP1)  被认为是病毒感染诱导炎症和程序性细胞死亡 (尤其是坏死性凋亡) 的关键上游调控因子。然而，针对 ZBP1 的特异性抑制剂或降解策略长期缺乏，严重限制了其在抗炎和抗病毒治疗中的转化应用。

传统药物 & PROTAC 

ZBP1 结构特殊、缺乏成熟的小分子配体，长期被视为“难成药靶点”。蛋白降解靶向嵌合体 (PROTAC) 技术的兴起带来了转机。与传统药物“占据并抑制”蛋白功能的思路不同，PROTAC 像一座 “分子桥梁” ，一头拉着靶蛋白，另一头拉着细胞内负责废物处理的 E3 泛素连接酶，将靶蛋白标记上“降解标签”，引导至蛋白酶体进行销毁。这种方法理论上可以降解任何可结合的蛋白，包括那些“不可成药”的靶点。但传统 PROTAC 依赖非共价结合，有时存在结合力不足、脱靶风险较高等问题。于是，研究团队创新性地将共价结合策略引入 PROTAC 设计，构建了共价 PROTAC。

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南开大学团队：

靶向 ZBP1 的共价 PROTAC

近期，南开大学研究团队在  Angewandte Chemie International Edition  期刊上发表了一项重磅研究成果，提出了一种全新的解决方案： 基于 DNA 适配体识别的共价 PROTAC (C-PROTAC) ，实现了对 ZBP1 的高效、选择性降解，并在体内外模型中展示出显著的抗炎与抗病毒潜力。

图 1. SARS-CoV-2 引发的 ZPB1 依赖性肺部炎症途径[1]。

该研究的核心创新在于将"适配体 + 共价识别 + PROTAC"三种策略巧妙整合：

DNA 适配体识别模块

研究团队通过指数富集 (SELEX) 技术，针对 ZBP1 的 Zα 结构域筛选获得高亲和力 DNA 适配体 Z3，其与 ZBP1 的结合亲和力达到纳摩尔级，对 ZBP1 的结合力比其天然配体 Z-DNA 高出近 20 倍。

NASA 共价连接基团

在 linker 中引入 N-acyl-N-alkyl sulfonamide (NASA) 基团，使 PROTAC 能够与 ZBP1 上的亲核氨基酸残基形成稳定共价键，显著提升结合稳定性和降解效率。

VHL E3 泛素连接酶配体

通过经典的 VHL 招募模块，将 ZBP1 精准送入泛素-蛋白酶体系统，实现选择性降解。

这种  “适配体靶向 + 共价锁定 + PROTAC 降解”  的设计，克服了传统非共价 PROTAC 易解离、效率不足的问题。

图 2 . C-PROTAC 对 ZBP1 共价识别导致 E3 连接酶降解的示意图。

C-PROTAC 中的 NASA 基团能与的 Nu (亲核基团) 反应，ZBP1 在 E3 配体和  ZBP1 之间形成共价结合。

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体外验证:

高效降解并阻断炎症通路

在细胞模型中，C-PROTAC 对 ZBP1 的降解能力显著优于传统 PROTAC，其 DC?? 仅为约 25 nM。同时，ZBP1 降解伴随着 RIPK3 与 MLKL 磷酸化水平显著下降，坏死性凋亡通路被有效阻断，而对 Caspase-8 介导的正常凋亡影响极小，体现出良好的通路选择性。

在流感病毒 (H1N1) 感染模型中，C-PROTAC 能显著降低 ZBP1 水平，减少 IL-1β、IL-6、TNF-α、IFN-β 等多种促炎因子表达，并明显提升细胞存活率，显示出强大的抗炎保护作用。

图 3 . c-PROTAC 与传统 PROTAC 在体外对细胞存活率及抗炎效果分析。

A. 共价 PROTAC 结构与传统 PROTAC 结构 (注：VHL 配体为 (S,R,S)-AHPC)。B. 共价 PROTAC 与传统 PROTAC DC50 测试。C. CCK-8 试验显示，C-PROTAC 在病毒感染后比 PROTAC 更有效地恢复细胞活力。D. qRT-PCR 分析显示，C-PROTAC 可降低病毒感染细胞的促炎因子 (IL-18、IL-1β、IL-6、TNF-α 和 IFN-β)。

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体内验证:

纳米脂质体助力肺部给药

为提升体内稳定性和递送效率，研究团队进一步将 C-PROTAC 封装至纳米脂质体 (NLP@C-PROTAC)，并采用气管给药方式用于病毒性肺炎小鼠模型。结果显示：(1) 小鼠生存率由病毒感染组的 20% 提升至 80%；(2) 肺水肿、炎症细胞浸润显著缓解；(3) 多种促炎细胞因子显著下调；(4) 对心、肝、肾等主要脏器未观察到明显毒性。这些结果充分证明了  靶向 ZBP1 降解在体内具有良好的疗效与安全性 。

图 4 . C-PROTAC 体内抗炎作用的评价。

A.实验时间表示意图，显示病毒感染和 C-PROTAC 治疗。B. 各组小鼠存活率 (n = 5)。C. 各组小鼠体重变化情况 (n = 5)。D. 各组小鼠肺干湿重比 (n = 5)。E. 肺指数测量 (n = 5)。 F. 各组小鼠肺炎症水平代表性图像。G. 肺组织炎症因子 (IL-18、IL-1β、IL-6、TNF-α、IFN-β) 的 qRT-PCR 分析。

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小结

该研究不仅首次实现了对 ZBP1 的高效靶向降解，作者设计了一种共价 PROTAC (C-PROTAC)，综合利用了 DNA 适配体的特异性靶向优势、NASA 的共价结合特性，以及 VHL 配体介导的 E3 泛素连接酶识别能力。该策略通过利用细胞自身的蛋白降解机制，实现了对 ZBP1 的精准而高效的降解。对于缺乏小分子配体、传统药物难以干预的蛋白靶点，该策略提供了一条全新的可行路径。

从更广阔的视角来看，该工作为 病毒感染相关炎症、坏死性凋亡及免疫失衡疾病 的治疗奠定了重要基础，也为下一代抗炎、抗病毒药物的开发提供了极具启发性的范式。

参考文献

[1] Yin, C. et al. ZBP1 inflames the SARS-CoV-2-infected lung. Cell Res 33, 333–334 (2023). 

[2] Huang R, et al. Targeted Degradation of ZBP1 with Covalent PROTACs for Anti-Inflammatory Treatment of Infections. Angew Chem Int Ed Engl. 2025 May;64(19):e202423524.