dTAG：一種新的基於標籤的蛋白質泛素化降解系統
調節基因產物丰度的基因技術，如RNA干擾和CRISPR-Cas9基因組編輯，是確定靶基因缺失或增加後功能改變的強有力手段。然而，這些方法容易產生脫靶效應，重要的是發揮效益的時間是緩慢的，不能用來評估急性變化，往往蛋白水平的表達控制會引起更多的研究興趣，因為目標蛋白的缺失比DNA或mRNA水平（例如siRNA）要快的多。目標蛋白的缺失或功能改變對於研究該蛋白的功能以及藥物發現是至關重要的，在表型受損或副作用發生之前就可以直接觀察蛋白質缺失帶來的影響。
內源蛋白降解的常見方式是泛素-蛋白酶體途徑，需要降解的蛋白質被帶到E3泛素連接酶後被泛素化修飾，隨後被蛋白酶體降解。
目前，讓蛋白降解的方法一般是在培養的細胞中進行的，只有少數的實驗是在小鼠身上進行的。最新的一篇研究（Nabet et al.）顯示，在一種稱為dTAGs（degradation tags）的降解劑的存在下，與FKBP12F36V（FKBP12的突變體）融合的蛋白可以在培養的細胞和小鼠體內中被迅速降解。dTAGs是細胞滲透型的。
靶向嵌合體的蛋白水解（Proteolysis targeting chimera，PROTAC）是一種化學基因技術，利用一種異源雙功能配體（即降解劑）將目標蛋白和E3泛素連接酶連接起來從而降解內源性目標蛋白。該配體含有兩個基團，一個與目標蛋白連接，一個與E3泛素連接酶連接，這兩個基團之間通過連接子（linker）連接。
還有一種稱為dFBKP-1的配體，其包含兩個組分，SLF和thalidomide，兩者通過連接子連接。SLF和thalidomide分別結合FKBP12（野生型）和cereblon（CRBN）。FKBP12（12-kDa FK506-binding protein）是一種胞質脯氨醯異構酶，CRBN 是CUL4-RING E3連接酶（CRL4）的組分。FKBP12被dFKBP-1配體募集到CRL4-CRBN，導致FKBP12的降解。
PROTAC這種方法存在一個很大的缺點，那就是在降解某種目標蛋白質之前，需要確定目標蛋白的特定降解配體。為了更廣泛地控制蛋白質的表達，需要在PROTAC系統的基礎上新建一個基於tag（標籤）或degron（降解決定因子）的降解系統，來快速降解融合了這些序列的蛋白質。分別使用FKBP12和dFKBP-1作為降解決定因子和降解配體，這樣與FKBP12融合的靶蛋白就會被降解。然而，這個想法的主要問題是dFKBP-1會誘導內源性FKBP12的降解，會影響複雜的生物學效應。為了克服這個問題，Nabet等人將dFKBP-1配體中的SLF進行修飾得到其類似物——AP1867，AP1867特異性結合突變的FKBP12F36V變體而不是野生型FKBP12。FKBP12變體中產生空腔或空穴，通過「撞擊」特異性識別AP1867。AP1867和thalidomide之間通過各種類型的連接子進行連接，這些化合物被稱之為dTAGs。dTAGs以CRBN和蛋白酶體依賴性方式促進FKBP12F36V降解。
dTAG系統精確地控制靶蛋白的降解
不同的dTAGs分子
Nabet等人在BRD4上測試了dTAG系統，是通過將BRD4與FKBP12F36V融合完成的。BRD4是溴結構域和超末端結構（bromodomain and extraterminal domain，BET）家族蛋白的成員。外源或內源表達的BRD4被選擇性降解而不影響其他BET家族蛋白。FKBP12F36V與KRAS突變體KRASG12V的融合導致KRASG12V的快速降解，這也是由dTAG介導的，隨後下游的AKT和MEK-ERK通路、細胞周期進展和細胞形態被改變。這些結果清晰地為大家呈現了dTAG誘導蛋白降解的實效性。
最後，為了測試dTAG系統是否可用於控制小鼠體內的蛋白質表達，作者將表達與FKBP12F36V融合的螢光素酶報告基因（luc-FKBP12F36V）的人白血病MV4-11細胞移植到小鼠骨髓中。通過dTAG處理，報告基因的表達在4小時內迅速減少，隨後在28小時恢復報告信號。 表明dTAG系統可以快速和可逆地評估活體內靶蛋白的功能。
dTAG在體內快速誘導靶蛋白降解。dTAG-13給葯（腹腔內注射）後4小時觀察到生物發光信號的顯著增加，表明luc-FKBP12F36V被快速有效降解。處理後28小時，觀察到生物發光恢復至對照水平。第0天：在dTAG-13給葯之前測量生物發光信號以建立基線。第1天： dTAG-13第一次給葯。第2天：dTAG-13第二次給葯後4小時測量生物發光信號。第3天： dTAG-13第三次給葯後4小時測量生物發光信號。第4天：dTAG-13第三次給葯後的28小時測量生物發光信號。
文章中出現的許多與FKBP12F36V融合的蛋白是單體或小複合體中的組分。嵌入大型蛋白質複合物或細胞膜中的組分是否也可以通過該技術被有效降解還有待觀察。dTAG技術最近已用於細胞的功能研究，該系統在小鼠中的作用為研究體內靶蛋白降解後的效應分析提供了機會，並且可用於系統分析異種移植模型。
然而，dTAG系統不可能在一些生物模型中起作用，如酵母、線蟲和果蠅，因為dTAG系統需要CRBN，其主要在脊椎動物中保守。儘管存在這些限制，但dTAG系統與其他基於標籤和降解決定因子的降解技術將會被用於蛋白質的功能表徵和藥物發現中的靶標驗證，特別是未來基於PROTAC的藥物開發。
原始論文：
1.The dTAG system for immediate and target-specific protein degradation.
Nature Chemical Biology (2018).
2. TAGing for destruction. Aisha Yesbolatova and Masato T. Kanemaki.
Nature Chemical Biology (2018).
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