AI-driven discovery of dual antiaging and anti-AD therapeutics via PROTAC target deconvolution of a super-enhancer–regulated axis

计算生物学 乙酰化 药物发现 组蛋白 蛋白质组学 细胞生物学 生物 编码 体内 化学 核糖核酸 反褶积 蛋白质水解 生物素化 神经科学 表观遗传学 生物信息学 辐射混合映射 蛋白质降解 体外 P300-CBP转录因子 相互作用体 小分子 转录组 生物化学 组蛋白H3 药物靶点 蛋白质聚集 靶蛋白 计算机科学
作者
Yuan Sun,Sai Liu,Chen Long,Zheng Zhou,Xin Yin,Yi-ting Shi,Haotian Li,Jinran Li,Lu Yi,Wei Jiang,Yongjun Zhao,Tucheng Dai,Tingting Yao,Anbo Li,Xinyu Bi,Beiyu Zhang,Xinai Shen,Zheying Zhu,Guangji Wang,Xinuo Li
出处
期刊:Science Advances [American Association for the Advancement of Science (AAAS)]
卷期号:11 (47)
标识
DOI:10.1126/sciadv.adz9283
摘要

The lack of safe, durable therapeutics that act against both biological aging and Alzheimer’s disease is an unmet clinical need. To bridge this gap, we devised an artificial intelligence (AI)–enabled approach that pairs rapid compound triage with mechanistic target deconvolution. Our AI-driven screening highlighted melatonin (MLT) as a promising candidate. Serum profiling of 161 human individuals confirmed an age-related fall in circulating MLT level, while subsequent in vivo and in vitro experiments showed that MLT rescues cognition, suppresses neuroinflammation, and alleviates senescence phenotypes. Proteolysis targeting chimera (PROTAC)–guided chemoproteomic deconvolution next pinpointed the histone acetyltransferase p300 as MLT’s target. Integrated Cleavage Under Targets and Tagmentation, single-cell RNA sequencing, and spatial transcriptomics revealed that MLT-bound p300 cooperates with specificity protein 1 (SP1) at a brain and muscle ARNT-like protein 1 super-enhancer, elevating histone H3 lysine-27 acetylation and reengaging a circadian-epigenetic program that links redox resilience to neuroprotection. By combining AI-driven discovery with PROTAC-based target mapping and super-enhancer–centric mechanistic resolution, our study identifies MLT as a dual-action candidate and sets out a reproducible “AI-to-clinic” paradigm for multitarget drug innovation in aging-related neurodegeneration.
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