Gezielte Modulation des spliceosomalen Proteins USP39 durch allosterische Liganden und PROTAC‐induzierte Degradation

Zusammenfassung Die präzise Regulation der Genexpression ist grundlegend für die zelluläre Homöostase und Diversität. Eine Fehlregulation des Spleißvorgangs ist mit verschiedenen pathologischen Krankheiten, einschließlich Tumorentstehung und neurodegenerativen Erkrankungen, assoziiert. Die Ubiquitin‐spezifische Protease 39 (USP39) ist ein essenzieller, jedoch katalytisch inaktiver Bestandteil des Spliceosoms und gilt daher als schwer zugängliches pharmakologisches Ziel. In dieser Studie identifizierten wir thiazolbasierte Liganden, die selektiv an USP39 binden und bevorzugt mit dessen Zinkfinger‐Domäne interagieren. AlphaFold‐gestützte Struktur‐Wirkungs‐Analysen ermöglichten die rationale Weiterentwicklung dieser Liganden zu Proteolyse‐targeting‐Chimären (PROTACs), einschließlich USP39_PROTAC_V1, das die von Hippel–Lindau‐(VHL)‐E3‐Ligase zur gezielten Proteindegradation rekrutiert. Biophysikalische und biochemische Untersuchungen belegten eine effiziente ternäre Komplexbildung sowie Bindungsaffinitäten im nanomolaren Bereich. Die entwickelten PROTACs führten in zellulären Assays bereits bei 1 nM zu einer ausgeprägten, proteomweit bestätigten, selektiven Degradation von USP39. Mechanistische Untersuchungen ergaben, dass die Degradation von der VHL‐Rekrutierung abhängig ist und durch eine Hemmung des Proteasoms oder der Neddylierung vollständig blockiert wurde. Die funktionelle Depletion von USP39 führte zu charakteristischen 5'‐Spleißstellen‐spezifischen Spleißmustern und bestätigt sowohl den zugrunde liegenden Wirkmechanismus als auch den potenzielle therapeutische Nutzen dieses Ansatzes – insbesondere zur Modulation spleißassoziierter Krankheitswege wie Krebs und Retinitis pigmentosa.