分享一篇发表在Nature Chemical Biology上的文章，本文的通讯作者是来自加拿大多伦多大学医学生物物理系的Cheryl Arrowsmith教授，她主要研究疾病过程中细胞核信号转导中的蛋白结构、功能和化学调节。本文中作者开发了一种调节GID4及底物相互作用的化学探针，并分析了GID4底物组的互作方式和功能。
细胞中蛋白的半衰期通常由称为degrons的短线性序列决定，它们可以募集E3泛素连接酶，泛素化底物并将其靶向蛋白酶体降解。Pro/N-degrons 通路是通过GID4蛋白识别序列第一或第二位含有未修饰脯氨酸残基的N端degrons，随后被称为 GID 复合物的多亚基 E3 连接酶复合物泛素化，靶向它们进行蛋白酶体降解。该GID复合物在人类中称为CTLH复合物。其中，GID4是唯一已知的底物受体，但某些底物以独立于GID4的方式降解，且GID4结合口袋中的某些突变破坏底物结合，因此全域地分析CTLH底物及其功能是重要的科学问题。首先，作者通过亲和质谱及药物优化方法开发了一种GID4抑制剂PFI-7，该探针可以结合GID4的底物结合口袋，从而竞争底物。通过SPR测定PFI-7与GID4的结合常数为79±7 nM，并且可以从结合口袋中置换底物肽Pro/N-degrons，置换常数为4.1±0.2 uM，证明了PFI-7结合GID-4口袋，破坏Pro/N-degrons结合。接下来，作者利用BioID的邻近标记与质谱联用方法鉴定了GID4相互作用组。通过LC-MS/MS对3组生物素化蛋白进行定量：（1）用二甲基亚砜（DMSO）处理的表达BioID2载体的细胞，（2）用DMSO处理的表达BioID2-GID4的细胞，（3）用PFI-7处理的表达BioID2-GID4的细胞。PFI-4的存在可以削弱它们的相互作用，鉴定到64个高置信度的Pro/N-degrons 通路靶标。这些底物富集在与核酸结合、核糖体生物发生和细胞核相关的通路中。作者接下来分析了这些底物的序列特征及功能。序列上，它们理应含有Pro/N-degrons片段，但这些底物仅部分含有经典的Pro/N-degrons，说明了GID4将底物募集到CTLH复合物中的多功能性。功能上，部分GID4相互作用蛋白水平不受到GID4抑制的影响，说明互作具有潜在的其他功能，并不都是促进蛋白酶体降解。总之，这篇文章借助一种能靶向GID4蛋白结合口袋的小分子分析了其底物组，底物组在序列和功能上具有复杂性。原文链接：https://www.nature.com/articles/s41589-024-01618-0文章引用：https://doi.org/10.1038/s41589-024-01618-0
