【DOI】10.1002/advs.202523819

【发表时间】2026年3月2日

【标题】G4-Ligand-Directed PROTACs Unveil DR1 as a Novel Ligand-Co-Binding G4-Protein and Reshape G4-Dependent Transcription

【单位】中山大学

【关键词】G-四链体、G4结合蛋白、转录因子DR1、靶向蛋白质降解（PROTAC）、G4L-TACs

【表观生物提供】DRUG-seq

 

 

研究背景与核心发现

G-四链体是富含鸟嘌呤DNA序列形成的非经典二级结构，广泛存在于癌基因启动子区，通过调控转录影响癌症进展。虽然已有多种G4结合蛋白被鉴定，但在小分子配体存在下特异性“共结合”到G4上的蛋白子集仍鲜为人知，限制了对G4配体药理学的深入理解。

中山大学陈硕斌教授团队开发了名为G4L-TACs的新型化学生物学平台，并首次证实转录因子DR1是一种“配体-共结合型”G4结合蛋白，它能被招募至由配体稳定的启动子G4上发挥转录抑制作用；通过该平台降解DR1可解除其对c-MYC、KRAS等癌基因的转录抑制，从而揭示了小分子配体通过重塑蛋白-DNA相互作用来调控基因表达的新型药理机制。

 

研究技术路线图

 

 

 

关键研究结果

一、G4L-TACs的设计逻辑及其体外生化活性

 

 

 

研究成功设计并合成了一系列以PDS为母体的G4L-TACs分子，通过一端锚定G4 DNA，另一端招募E3泛素连接酶，实现对邻近共结合蛋白的定向标记。

 

 

在活性评价中，候选分子PC2与PV1展现出卓越的性能，它们不仅保留了对c-MYC、HTG22等多种拓扑结构G4的强效结合能力，其诱导的热稳定性提升幅度甚至超过25摄氏度，为细胞内实验奠定了基础。

 

 

 

二、泛素组学筛选锁定新型G4BP候选分子DR1

 

 

为了在复杂的细胞环境中挖掘潜在的配体共结合蛋白，研究利用泛素残余组学技术在HeLa细胞中进行了大规模筛选。

 

 

结果显示，转录抑制因子DR1在PC2和PV1诱导的差异泛素化蛋白集中均表现出高度显著的富集，且该效应具有降解剂依赖性，使其成为研究重点关注的核心靶点。

 

 

 

三、验证DR1的特异性降解与“配体-共结合”物理模式

 

 

随后的生化实验明确了DR1降解的机制及其与G4结合的特异性。G4L-TAC诱导的DR1蛋白水平下降可被蛋白酶体抑制剂MG132有效阻断，证实其降解遵循泛素-蛋白酶体途径。

 

 

DR1本身即具备识别G4结构的偏好性，而PDS或G4L-TACs等配体的加入显著增强了这种结合亲和力，充分支持了配体促进蛋白招募的共结合模型。

 

 

 

四、DR1在基因组上靶向G4富集启动子并抑制转录程序

 

在染色质分布与功能层面，CUT&Tag测序证实DR1的结合峰在全基因组范围内广泛富集于启动子区的G4基序处，结果图清晰展示了其与BG4抗体信号在c-MYC、KRAS等癌基因位点的精准共定位。

 

 

针对转录功能的影响，通过Drug-seq（由表观生物提供）进行分析，结果显示DR1的缺失或降解导致超过七成的靶基因表达水平显著上调，揭示了DR1在这些G4富集位点实际上扮演着转录抑制因子的关键角色。

 

 

总结

研究通过构建G4L-TACs这一化学生物学工具包，系统性地阐释了G4配体如何超越简单的结构稳定作用，通过重塑蛋白-DNA相互作用来精细调控生物学功能。核心机制模型表明，转录因子DR1能够特异性识别并结合启动子区的G4结构，而小分子配体在稳定该结构的同时，增强了DR1在特定位点的招募效率，使其充当转录调控的抑制刹车。利用G4L-TACs平台精准移除DR1这一调节节点，不仅能有效解除其对关键癌基因的抑制并重塑细胞转录谱，更展示了该范式在鉴定未知配体依赖型G4交互蛋白以及针对“不可成药”转录因子开发新型降解药物方面的巨大应用潜力。

 

 

作者信息

陈硕斌教授为该文章的通讯作者，Mao-Lin Li、Shu-Min Xu和Xin-Chen Jiang为共同第一作者。该研究得到了中国国家自然科学基金（22377153、22377156、22277148、82504564）、广东省基础与应用基础研究基金（2023A1515011917、2024A1515011751）、长江学者计划、中国博士后科学基金会博士后资助项目（GZC20252355）以及中国博士后科学基金（2024M763828）的支持。

 

原文链接：

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com