Name: chemical inactivation of the e3 ubiquitin ligase cereblon by pomalidomide-based homo-protacs
Uploaded: 2019-05-15T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Chemical Inactivation of the E3 Ubiquitin Ligase Cereblon by Pomalidomide-based Homo-PROTACs at JoVE.com

この作品は、ドイツのフォルシュンゲミンシャフト(エミーノエーテルプログラムKr-3886/2-1とSFB-1074からJ.K.まで)によってサポートされました。FOR2372 から M.G.

1. PROTAC分子の調製
注意:使用前に、関連するすべての材料安全データシート(MSDS)を参照してください。これらの合成に使用される化学物質のいくつかは、有毒で発癌性です。適切な安全対策と個人用保護具をご利用ください。
<ol><li>テルト-ブチルN-(2,6-ジオキソ-3-ピプリジル)カルバメート(化合物1) 
	<ol>
<li>1,1'-カルボニルジミダゾール(1.95g、12mm...

<ol>
	<li>Ito, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+of+a+primary+target+of+thalidomide+teratogenicity.">Identification of a primary target of thalidomide teratogenicity.</a> Science. 327 (5971), 1345-1350 (2010).</li><li>Lopez-Girona, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cereblon+is+a+direct+protein+target+for+immunomodulatory+and+antiproliferative+activities+of+lenalidomide+and+pomalidomide.">Cereblon is a direct protein target for immunomodulatory and antiproliferative activities of lenalidomide and pomalidomide.</a> Leukemia. 26 (11), 2326-2335 (2012).</li><li>Fischer, E. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structure+of+the+DDB1-CRBN+E3+ubiquitin+ligase+in+complex+with+thalidomide.">Structure of the DDB1-CRBN E3 ubiquitin ligase in complex with thalidomide.</a> Nature. 512 (7512), 49-53 (2014).</li><li>Gandhi, A. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Immunomodulatory+agents+lenalidomide+and+pomalidomide+co-stimulate+T+cells+by+inducing+degradation+of+T+cell+repressors+Ikaros+and+Aiolos+via+modulation+of+the+E3+ubiquitin+ligase+complex+CRL4(CRBN).">Immunomodulatory agents lenalidomide and pomalidomide co-stimulate T cells by inducing degradation of T cell repressors Ikaros and Aiolos via modulation of the E3 ubiquitin ligase complex CRL4(CRBN).</a> British Journal of Haematology. 164 (6), 811-821 (2014).</li><li>Kronke, J., Hurst, S. N., Ebert, B. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lenalidomide+induces+degradation+of+IKZF1+and+IKZF3.">Lenalidomide induces degradation of IKZF1 and IKZF3.</a> Oncoimmunology. 3 (7), e941742 (2014).</li><li>Lu, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+myeloma+drug+lenalidomide+promotes+the+cereblon-dependent+destruction+of+Ikaros+proteins.">The myeloma drug lenalidomide promotes the cereblon-dependent destruction of Ikaros proteins.</a> Science. 343 (6168), 305-309 (2014).</li><li>Zhu, Y. X., Kortuem, K. M., Stewart, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+mechanism+of+action+of+immune-modulatory+drugs+thalidomide,+lenalidomide+and+pomalidomide+in+multiple+myeloma.">Molecular mechanism of action of immune-modulatory drugs thalidomide, lenalidomide and pomalidomide in multiple myeloma.</a> Leukemia &amp; Lymphona. 54 (4), 683-687 (2013).</li><li>Chamberlain, P. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structure+of+the+human+Cereblon-DDB1-lenalidomide+complex+reveals+basis+for+responsiveness+to+thalidomide+analogs.">Structure of the human Cereblon-DDB1-lenalidomide complex reveals basis for responsiveness to thalidomide analogs.</a> Nature Structural &amp; Molecular Biology. 21 (9), 803-809 (2014).</li><li>Donovan, K. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thalidomide+promotes+degradation+of+SALL4,+a+transcription+factor+implicated+in+Duane+Radial+Ray+syndrome.">Thalidomide promotes degradation of SALL4, a transcription factor implicated in Duane Radial Ray syndrome.</a> eLife. 7, (2018).</li><li>Matyskiela, M. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=SALL4+mediates+teratogenicity+as+a+thalidomide-dependent+cereblon+substrate.">SALL4 mediates teratogenicity as a thalidomide-dependent cereblon substrate.</a> Nature Chemical Biology. 14 (10), 981-987 (2018).</li><li>Kronke, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lenalidomide+induces+ubiquitination+and+degradation+of+CK1alpha+in+del(5q)+MDS.">Lenalidomide induces ubiquitination and degradation of CK1alpha in del(5q) MDS.</a> Nature. 523 (7559), 183-188 (2015).</li><li>Sakamoto, K. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protacs:+chimeric+molecules+that+target+proteins+to+the+Skp1-Cullin-F+box+complex+for+ubiquitination+and+degradation.">Protacs: chimeric molecules that target proteins to the Skp1-Cullin-F box complex for ubiquitination and degradation.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 98 (15), 8554-8559 (2001).</li><li>Sakamoto, K. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+Protacs+to+target+cancer-promoting+proteins+for+ubiquitination+and+degradation.">Development of Protacs to target cancer-promoting proteins for ubiquitination and degradation.</a> Molecular &amp; Cellular Proteomics. 2 (12), 1350-1358 (2003).</li><li>Schneekloth, J. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemical+genetic+control+of+protein+levels:+selective+in+vivo+targeted+degradation.">Chemical genetic control of protein levels: selective in vivo targeted degradation.</a> Journal of the American Chemical Society. 126 (12), 3748-3754 (2004).</li><li>Gu, S., Cui, D., Chen, X., Xiong, X., Zhao, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PROTACs:+An+Emerging+Targeting+Technique+for+Protein+Degradation+in+Drug+Discovery.">PROTACs: An Emerging Targeting Technique for Protein Degradation in Drug Discovery.</a> Bioessays. 40 (4), e1700247 (2018).</li><li>Collins, I., Wang, H., Caldwell, J. J., Chopra, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemical+approaches+to+targeted+protein+degradation+through+modulation+of+the+ubiquitin-proteasome+pathway.">Chemical approaches to targeted protein degradation through modulation of the ubiquitin-proteasome pathway.</a> Biochemical Journal. 474 (7), 1127-1147 (2017).</li><li>Neklesa, T. K., Winkler, J. D., Crews, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Targeted+protein+degradation+by+PROTACs.">Targeted protein degradation by PROTACs.</a> Pharmacology &amp; Therapeutics. 174, 138-144 (2017).</li><li>Winter, G. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phthalimide+conjugation+as+a+strategy+for+in+vivo+target+protein+degradation.">Phthalimide conjugation as a strategy for in vivo target protein degradation.</a> Science. 348 (6241), 1376-1381 (2015).</li><li>Maniaci, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Homo-PROTACs:+bivalent+small-molecule+dimerizers+of+the+VHL+E3+ubiquitin+ligase+to+induce+self-degradation.">Homo-PROTACs: bivalent small-molecule dimerizers of the VHL E3 ubiquitin ligase to induce self-degradation.</a> Nature Communications. 8 (1), 830 (2017).</li><li>Crew, A. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+and+Characterization+of+Von+Hippel-Lindau-Recruiting+Proteolysis+Targeting+Chimeras+(PROTACs)+of+TANK-Binding+Kinase+1.">Identification and Characterization of Von Hippel-Lindau-Recruiting Proteolysis Targeting Chimeras (PROTACs) of TANK-Binding Kinase 1.</a> Journal of Medicinal Chemistry. , (2017).</li><li>Lu, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hijacking+the+E3+Ubiquitin+Ligase+Cereblon+to+Efficiently+Target+BRD4.">Hijacking the E3 Ubiquitin Ligase Cereblon to Efficiently Target BRD4.</a> Chemistry &amp; Biology. 22 (6), 755-763 (2015).</li><li>Steinebach, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PROTAC-mediated+crosstalk+between+E3+ligases.">PROTAC-mediated crosstalk between E3 ligases.</a> Chemical Communications. 55 (12), 1821-1824 (2019).</li><li>Tinworth, C. P., Lithgow, H., Churcher, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Small+molecule-mediated+protein+knockdown+as+a+new+approach+to+drug+discovery.">Small molecule-mediated protein knockdown as a new approach to drug discovery.</a> Medchemcomm. 7 (12), 2206-2216 (2016).</li><li>Steinebach, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Homo-PROTACs+for+the+Chemical+Knockdown+of+Cereblon.">Homo-PROTACs for the Chemical Knockdown of Cereblon.</a> ACS Chemical Biology. 13 (9), 2771-2782 (2018).</li><li>Ambrozak, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+Antiangiogenic+Properties+of+Tetrafluorophthalimido+and+Tetrafluorobenzamido+Barbituric+Acids.">Synthesis and Antiangiogenic Properties of Tetrafluorophthalimido and Tetrafluorobenzamido Barbituric Acids.</a> ChemMedChem. 11 (23), 2621-2629 (2016).</li><li>Zhou, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Discovery+of+a+Small-Molecule+Degrader+of+Bromodomain+and+Extra-Terminal+(BET)+Proteins+with+Picomolar+Cellular+Potencies+and+Capable+of+Achieving+Tumor+Regression.">Discovery of a Small-Molecule Degrader of Bromodomain and Extra-Terminal (BET) Proteins with Picomolar Cellular Potencies and Capable of Achieving Tumor Regression.</a> Journal of Medicinal Chemistry. , (2017).</li><li>Zhang, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Proteolysis+Targeting+Chimeras+(PROTACs)+of+Anaplastic+Lymphoma+Kinase+(ALK).">Proteolysis Targeting Chimeras (PROTACs) of Anaplastic Lymphoma Kinase (ALK).</a> European Journal of Medicinal Chemistry. 151, 304-314 (2018).</li><li>Runcie, A. C., Chan, K. H., Zengerle, M., Ciulli, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemical+genetics+approaches+for+selective+intervention+in+epigenetics.">Chemical genetics approaches for selective intervention in epigenetics.</a> Current Opinion in Chemical Biology. 33, 186-194 (2016).</li><li>Kronke, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lenalidomide+causes+selective+degradation+of+IKZF1+and+IKZF3+in+multiple+myeloma+cells.">Lenalidomide causes selective degradation of IKZF1 and IKZF3 in multiple myeloma cells.</a> Science. 343 (6168), 301-305 (2014).</li><li>Eichner, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Immunomodulatory+drugs+disrupt+the+cereblon-CD147-MCT1+axis+to+exert+antitumor+activity+and+teratogenicity.">Immunomodulatory drugs disrupt the cereblon-CD147-MCT1 axis to exert antitumor activity and teratogenicity.</a> Nature Medicine. 22 (7), 735-743 (2016).</li><li>Zhu, Y. X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cereblon+expression+is+required+for+the+antimyeloma+activity+of+lenalidomide+and+pomalidomide.">Cereblon expression is required for the antimyeloma activity of lenalidomide and pomalidomide.</a> Blood. 118 (18), 4771-4779 (2011).</li><li>Kortum, K. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Targeted+sequencing+of+refractory+myeloma+reveals+a+high+incidence+of+mutations+in+CRBN+and+Ras+pathway+genes.">Targeted sequencing of refractory myeloma reveals a high incidence of mutations in CRBN and Ras pathway genes.</a> Blood. 128 (9), 1226-1233 (2016).</li><li>Gil, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cereblon+deficiency+confers+resistance+against+polymicrobial+sepsis+by+the+activation+of+AMP+activated+protein+kinase+and+heme-oxygenase-1.">Cereblon deficiency confers resistance against polymicrobial sepsis by the activation of AMP activated protein kinase and heme-oxygenase-1.</a> Biochemical and Biophysical Research Communications. 495 (1), 976-981 (2018).</li><li>Kim, H. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cereblon+in+health+and+disease.">Cereblon in health and disease.</a> Pfl&#252;gers Archiv: European Journal of Physiology. 468 (8), 1299-1309 (2016).</li><li>Lee, K. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Disruption+of+the+cereblon+gene+enhances+hepatic+AMPK+activity+and+prevents+high-fat+diet-induced+obesity+and+insulin+resistance+in+mice.">Disruption of the cereblon gene enhances hepatic AMPK activity and prevents high-fat diet-induced obesity and insulin resistance in mice.</a> Diabetes. 62 (6), 1855-1864 (2013).</li></ol>

CRBNのためにここに説明するこのようなホモPROTACの設計は、多くのヘテロビ機能PROTACでうまく利用され、PROTAC 8の高度な開発をもたらしたCRBNに対するポマリドミドの特定の親和性に依存しています。選択的 CRBN デグレーダー。我々の分子の特異性は、プロテオミクス分析24によって既に確認されている。遺伝的に媒介されたノックアウトのために、 副作用の排除?...

免疫調節薬(IMiDs)サリドマイドおよびその類似体、レナリドミドおよびポマリドマイドは、すべて多発性骨髄腫の治療のために承認され、E3ユビキチンリゲスセレブロン(CRBN)、カリン4A-RING E3ユビキチンリゲスの基板アダプターに結合する(CRL4CRBN)1,2,3.IMiDsの結合は、リンパ球転写因子イカロス(IKZF1)およびアイオロス(IKZF3)に対するCRL4CRBNの親和性を高め、そのユビキチン化と劣化を引き起こし(図1)4、5、 6,7,8.IKZF1およびIKZF3は多発性骨髄腫細胞に不可欠であるため、それらの不活性化は増殖抑制をもたらす。SALL4は最近、サリドマイド9、10によって引き起こされた1950年代のテラトジェニシティといわゆるコンテルガン大惨事の原因となる可能性が高いCRBNの追加IMiD誘発ネオ基板として発見された。対照的に、カゼインキナーゼ1α(CK1α)は、染色体5q欠失11を有する骨髄異形成症候群における治療効果に関与するCRBNのレナリドミド特異的基質である。
分解のために特定のタンパク質を標的とする低分子の能力は、現代の薬剤開発にとってエキサイティングな意味を持っています。サリドマイドとその類似体のメカニズムは、ヒトで初めて使用された後に発見されたが、いわゆるPrオテオリシスTaはCヒデラス(PROTAC)と呼ばれ、目的のタンパク質(POI)を特異的に標的にするように設計されている(図)2)12,13,14,15,16,17,18.PROACは、CRBNまたはフォンヒッペルリンダウ(VHL)18、19、20、CRBNのようなE3ユビキチンリガーゼのリガンドにリンカーを介して接続されたPOIのための特定のリガンドからなるヘテロビ機能分子である。 21、22。PROTACは一過性三項複合体の形成を誘発し、POIをE3ユビキチンリゲスに導き、そのユビキチン化およびプロテアソーム分解をもたらす。従来の阻害剤に比べてPROTACの主な利点は、POIへの結合がその阻害よりも十分であり、したがって、PROTACは、薬物使用不能と考えられていたものを含む、はるかに広い範囲のタンパク質を標的にする可能性があることです。転写因子15.さらに、キメラ分子は触媒的に作用するため、高い効力を有する。POIへのユビキチン転移後、三項複合体は解離し、新しい複合体の形成に利用できる。したがって、非常に低いPROTAC濃度は、標的タンパク質23の分解のために十分である。
ここでは、それ自体の劣化のためにCRBNを募集するポマリドマイド-ポマリドマイド共役ホモ-PROTAC(化合物8)の合成について説明する24.E3ユビキチン・リガーゼCRBNは、リクルーターとターゲットの両方を同時に務めます(図3)。データを検証するために、負の結合制御(化合物9)も合成しました。 我々のデータは、新たに合成されたホモ-PROTACがCRBN分解に特異的であり、他のタンパク質に対する影響が最小限であることを確認します。

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>1,1&#39;-Carbonyldiimidazole</td>
			<td>TCI chemicals</td>
			<td>C0119</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2,2&#8242;-(Ethylenedioxy)-bis(ethylamine)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>385506</td>
			<td>Compound 6</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-Mercaptoethanol</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>M6250</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3-Fluorophthalic anhydride, 98 %</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>A12275</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4-Dimethylaminopyridine, 99 %</td>
			<td>Acros</td>
			<td>148270250</td>
			<td>Toxic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acrylamidstamml&#246;sung/ Bisacrylamid (30%/0,8%)</td>
			<td>Carl Roth</td>
			<td>3029.1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aiolos (D1C1E) mAB</td>
			<td>Cell signaling</td>
			<td>15103S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anti-CRBN antibody produced in rabbit</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>HPA045910</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anti-rabbit IgG HRP-linked antibody</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>7074S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ammonium Persulfate</td>
			<td>Roth</td>
			<td>9592.2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Boc-Gln-OH</td>
			<td>TCI chemicals</td>
			<td>B1649</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bovine Serum Albumin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>A7906-100G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CellTiter-Glo Luminescent Cell Viability Assay</td>
			<td>Promega</td>
			<td>G7571</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ChemiDoc XRS+</td>
			<td>Bio-Rad</td>
			<td>1708265</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMF, anhydrous, 99.8 %</td>
			<td>Acros</td>
			<td>348435000</td>
			<td>Extra Dry over Molecular Sieve</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMSO, anhydrous, 99.7 %</td>
			<td>Acros</td>
			<td>348445000</td>
			<td>Extra Dry over Molecular Sieve</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glycine</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>15523-1L-R</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Goat anti-mouse (HRP conjugated)</td>
			<td>Santa Cruz biotechnology</td>
			<td>sc-2005</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Halt Protease &#38; Phosphatase Inhibitor Single-use Cocktail (100X)</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>1861280</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ikaros (D6N9Y) Mab</td>
			<td>Cell signaling</td>
			<td>14859S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ImmobilonP Transfer Membrane (0,45&#181;m)</td>
			<td>Merck</td>
			<td>IPVH000010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Iodomethane, 99 %</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>I8507</td>
			<td>Highly toxic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>32213-2.5L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mg132</td>
			<td>Selleckchem</td>
			<td>S2619</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mini Trans-Blot electrophoretic transfer cell</td>
			<td>Bio-Rad</td>
			<td>1703930</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mini-PROTEAN Tetra Vertical Electrophoresis Cell</td>
			<td>Bio-Rad</td>
			<td>1658004</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MLN4942</td>
			<td>biomol (cayman)</td>
			<td>Cay15217-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Monoclonal Anti-&#945;-Tubulin antibody produced in mouse (B512)</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>T5168</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N-Ethyldiisopropylamine, 99 %</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>A11801</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nonfat dried milk powder</td>
			<td>PanReac AppliChem</td>
			<td>A0830,0500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nunc F96 MicroWell White Polystyrene Plate</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>136101</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NuPAGE LDS Sample Buffer (4X)</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>NP0008</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pierce BCA Protein Assay kit</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>23225</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pomalidomide</td>
			<td>Selleckchem</td>
			<td>S1567</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RestoreTM Western Blot Stripping Buffer</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>46430</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>sodium dodecyl sulfate</td>
			<td>Carl Roth</td>
			<td>183.1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Chloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>A9539-500g</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TEMED</td>
			<td>Carl Roth</td>
			<td>2367.3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>tert-Butyl N-[2-[2-(2-aminoethoxy)ethoxy]ethyl]carbamate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>89761</td>
			<td>Compound 5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tricin</td>
			<td>Carl Roth</td>
			<td>6977.4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trizma base</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>T1503-1kg</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tween-20</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P7949-500ml</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>WesternBright ECL spray</td>
			<td>Advansta</td>
			<td>K-12049-D50</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

chemical inactivation of the e3 ubiquitin ligase cereblon by pomalidomide-based homo-protacs

免疫調節薬(IMiDs)サリドマイドおよびその類似体、レナリドミドおよびポマリドマイド、多発性骨髄腫の治療のためのすべてのFDA承認薬は、リンパ球転写因子イカロス(IKZF1)およびアイオロスのユビキチン化および分解を誘導する(IKZF3)プロテアソメ分解のためのセレブロン(CRBN)E3ユビキチンリゲスを介して。IMiDsは最近、CRBN E3リゲスによるユビキチン化およびプロテアソーム分解のための他のタンパク質を標的とするキメラ(PROTAC)を標的とする二機能性プロテオリシスの生成に利用されている。ポマリドマイドベースのホモビ機能PROTACを設計・合成し、CRBNの自己指向ユビキチン化と分解を誘導する能力を解析した。ここで、CRBNは、E3ユビキチンライゲスとターゲットの両方を同時に機能する。ホモ-PROTAC化合物8は、IKZF1およびIKZF3に対する残りの影響を最小限に抑えながら、高い効力を持つCRBNを分解します。化合物8によるCRBN不活性化は、細胞生存率および異なる多発性骨髄腫細胞株の増殖に影響を及ぼさなかった。このホモ-PROTACは、多発性骨髄腫細胞におけるIMiDsの効果を損なう。したがって、当社のホモディメリックポマリドミド系化合物は、CRBNの内因性基質と生理機能を同定し、IMIDsの分子機構を調るのに役立つ可能性があります。

ここでは、CRBNの分解に対するホモディメリックポマリドミドベースのPROTACの設計、合成及び生物学的評価について説明した。当社のPROTACは、2つのCRBN分子と同時に相互作用し、ポマリドミド誘発ネオ基板IKZF1またはIKZF3に対する残りの影響を最小限に抑えながら、CRBNの自己ユビキチン化およびプロテアソーム分解を誘導する三項複合体を形成します。
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Chemical Inactivation of the E3 Ubiquitin Ligase Cereblon by Pomalidomide-based Homo-PROTACs

本研究では、サリドマイド類似体の標的であるE3ユビキチン・リゲス・セレブロン(CRBN)のユビキチン化および分解を誘導する新規アプローチとして、ポマリドマイドベースの二機能ホモ-PROTACの合成と特徴付けについて述べている。

ポマリドマイドベースのホモ・プロタクによるE3ユビキチン・リゲス・セレブロンの化学的不活性化

The immunomodulatory drugs (IMiDs) thalidomide and its analogs, lenalidomide and pomalidomide, all FDA approved drugs for the treatment of multiple ...

当社のホモジメリックPROTACは、セレブロンの最初の化学阻害剤であり、サリドマイド類似体の分子機構をさらに解明し、セレブロンの生理学的機能を調べるのに役立つ可能性があります。この新しいPROTACプラットフォーム技術は、他の方法では追跡不可能と考えられている目的のタンパク質を特異的に標的化するのに非常に役立ちます。CRBN阻害だけでは抗腫瘍活性を有しない。しかし、CRBN分解剤は、肥満、感染症、および他の障害に臨床的な影響を与える可能性があります。合成は困難であり、PROTAC化合物を設計する際に効果的なタンパク質分解剤を生成するための最適なリンカーとアタッチメントを見つけるのは難しいです。まず、ボック保護L-グルタミン2.46グラムとテトラヒドロフラン50ミリリットルを100ミリリットルの丸底フラスコに入れ、800rpmで1分間かき混ぜます。次に、1.95グラムの1、1'カルボニルジミダゾール、触媒量の4-ピリジンを加えます。還流で10時間撹拌を続け、グルタリミド化合物の透明な無色溶液を得る。溶液を室温まで冷やし、ロータリーエバポレーターで溶媒を除去する。酢酸エチルの200ミリリットルで残渣を再溶解し、セパレーター漏斗に注ぎます。有機層を脱イオン水と塩水をそれぞれ50ミリリットルで洗浄し、有機層を硫酸ナトリウムで乾燥させます。グリシカゲルを通して溶液を重力濾過し、乾燥剤を除去し、次いで200ミリリットルの酢酸エチルでシリカゲルをリンスする。真空下で濾液から溶媒を除去し、無色固体として化合物1を得た。使用する前に、真空下で一晩乾燥させます。次に、0.50グラムの酢酸ナトリウムを20ミリリットルの氷酢酸に100ミリリットルのラウンドボトムフラスコに溶かします。3-フルオロフタル無水物1.25グラムとグルタリミド1.14グラムを加え、還流で6時間かき混ぜて化合物3の紫色の溶液を得る。混合物を室温まで冷ましてから、100ミリリットルの脱イオン水に注ぎ、化合物3を沈殿させるために10分間かき混ぜます。ろ過して固体を回収し、水と石油エーテルで洗浄し、真空下で2日間乾燥させます。次に、化合物3の0.83グラムと乾燥ジメチルスルホキシドの20ミリリットルを50ミリリットルのシュレンクフラスコに入れ、2分間かき混ぜます。アルファオメガジアミンリンカー化合物6の0.22グラム、N、N-ジイソプロピレチルアミンの1.05ミリリットルを加え、90°Cで18時間アルゴンの下で混合物をかき混ぜて、濃緑色の混合物でホモジマー8を得る。混合物を室温まで冷やし、100ミリリットルの脱イオン水に注ぎます。酢酸エチルの3つの50ミリリットルの部分に製品を抽出し、有機層を組み合わせ、水と塩水のそれぞれ50ミリリットルでそれらを洗浄します。洗浄した有機層を硫酸ナトリウムで乾燥させ、乾燥剤を濾過し、真空下で溶媒を除去します。残渣を最小限のクロマトグラフィー溶媒に再溶解し、精製のためにシリカゲルカラムに塗布します。蛍光生成物の分画を集め、それらを組み合わせ、溶媒を除去し、ホモモディマー8を黄色の固体として得る。まず、グルタリミド1の2.28グラムをジメチルホルムアミドの25ミリリットルに100ミリリットルの丸底フラスコに溶解する。この溶液中の粉砕炭酸カリウムの2.76グラムを中断します。その後、20ゲージの針を備えた注射器に0.62ミリリットルのヨウドメタンを引き込みます。10秒間にわたってヨードメタンをドロップワイズ追加します。ゴム中隔でフラスコをストッパーし、ベント針を追加します。混合物を室温で2時間超音波処理し、グルタリミド化合物2を得る。酢酸エチル50ミリリットルで混合物を希釈し、セパレーター漏斗に注ぎます。フラスコを酢酸エチルの別の50ミリリットルで漏斗にリンスします。製品を製造し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、グルタリミド2を無色固体として得ます。グルタリミド化合物1および2の保持時間を比較し、N-メチル化が成功したことを確認した。検証を開始するには、多発性骨髄腫細胞を目的の化合物で処理します。関連するタンパク質を分離し、タンパク質分解のウェスタンブロット分析用サンプルを調製します。次に、SDS-PAGE用のゲルサンドイッチを準備し、アノードバッファータンクにpH 8.9 tris-HCl溶液を充填します。タンパク質サンプルをゲルにロードし、70ボルトで20分間実行し、続いて115ボルトを150分間実行します。次に、免疫ブロッティング用に1x転送バッファを調製し、ゲルをカセットから転写バッファーに慎重に移動して平衡化します。カセットからゲルを取り除くと、破裂して非常に迅速にくしゃくしゃになる可能性があるため、非常に注意する必要があります。0.45マイクロメートルのポリビニリデンジフルオリド膜を純粋なメタノールに少なくとも20秒間浸漬して活性化し、それを1x転送バッファに浸します。ゲルと膜を10分間平衡させます。次いで、ウェスタンブロッティングカセットを組み立て、180ミアンペアを90分間塗布して、タンパク質を膜に移します。その後、免疫染色によりタンパク質を可視化する。細胞生存率に及ぼす影響を評価するために、まず、生物学的三重化における96ウェルプレートのウェル当たり種子50,000多発性骨髄腫細胞。DMSOを含む培地の各ウェル100マイクロリットル、または化合物8、化合物9、またはポマリドミドの0.1、1、または10マイクロモルを加える。細胞生存率救助実験を行うために、代わりに、1つのマイクロモル溶液を加える前または後に、化合物8の100ナノモル溶液で細胞を3時間処理する。5%の二酸化炭素雰囲気で24、48、または96時間摂氏37度で細胞をインキュベートし、発光アッセイで細胞の生存率を測定する。プロトンおよびカーボンNMRで同二量体PROTAC 8の構造を確認した。ヘテロ二量体PROTAC 9は、負の対照として合成され、グルタリミド部分内のN-メチル化として、セレブロン、またはCRBN、結合能の喪失をもたらす。ホモPROTAC 8は、リンパ系転写因子IKZF1およびIKZF3に対する影響を最小限に抑え、完全なプロテオソームCRBN分解に近い誘導を行った。これに対し、ヘテロPROTAC9は、ポマリドミドと同様の挙動を示した。CRBN分解を誘導した化合物8は、プロテアソームの直接阻害剤によって遮断することができ、またはネチリル化阻害によって間接的に遮断される。化合物8で前処理された細胞は、IKZF1およびIKZF3に対するポマリドミドの影響に有意に抵抗した。化合物8誘導CRBN分解は、化合物9およびポマリドミドからのIKZF1およびIKZF3分解よりも96時間後の多発性骨髄腫細胞生存率に対する影響のはるかに少なかった。化合物8で前処理された多発性骨髄腫細胞は、未治療細胞よりもポマリドミドに曝露した場合に有意に高い生存率を有し、化合物8が免疫調節性IMiD薬物耐性を模倣するために使用できることを示唆した。化合物8は、セレブロンの完全なプロテアソーム分解を誘導し、IKZF1およびIKZF3細胞の生存率および増殖に副作用がないことを発見した。プロジェクト技術を他のターゲットに拡張することは、がんやその他の疾患に関連するタンパク質を不活性化し、追跡する可能性を秘めています。他の薬物やタンパク質にこの技術を適応させる場合は、薬物の分子構造とタンパク質標的を慎重に調査して、最適なリンカーと添付ファイルを選択する必要があります。IMiDsはセレブロンの点突然変異のためにマウスでは機能しませんが、さらなる動物実験に使用できるトランスジェニックノックインマウスモデルが存在します。ポマリドマイドは、非常に催奇性である類似サリドマイドであるため、妊婦がこれらの薬物を使用することはお勧めしません。

Research

JoVE Journal

Chemistry

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折り紙インスパイアパターン化され、再構成可能な粒子の自己組織化

There are numerous techniques such as photolithography, electron-beam lithography and soft-lithography that can be used to precisely pattern two ...

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リン酸化ペプチドの強化充実のためのマクロポーラスポリマーモノリスの高度に多孔性配位高分子コーティングの製造

We describe a protocol for the preparation of hybrid materials based on highly porous coordination polymer coatings on the internal surface of macroporous ...

Preparation of Macroporous Epitaxial Quartz Films on Silicon by Chemical Solution Deposition

化学溶液法によるシリコン上のマクロポーラスエピタキシャル石英薄膜の作製

This work describes the detailed protocol for preparing piezoelectric macroporous epitaxial quartz films on silicon(100) substrates. This is a three-step ...

Epitaxial Growth of Perovskite Strontium Titanate on Germanium via Atomic Layer Deposition

原子層堆積法を介してゲルマニウム上のペロブスカイト型チタン酸ストロンチウムのエピタキシャル成長

Atomic layer deposition (ALD) is a commercially utilized deposition method for electronic materials. ALD growth of thin films offers thickness control and ...

Facile Synthesis of Worm-like Micelles by Visible Light Mediated Dispersion Polymerization Using Photoredox Catalyst

Photoredox触媒を用いた可視光媒介分散重合によるワームのようなミセルの簡便な合成

Presented herein is a protocol for the facile synthesis of worm-like micelles by visible light mediated dispersion polymerization. This approach begins ...