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編碼RAS基因的蛋白是參與細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖和分化的關(guān)鍵性分子。RAS基因突變后，RAS蛋白持續(xù)處于活化狀態(tài)，信號轉(zhuǎn)導(dǎo)紊亂，導(dǎo)致細(xì)胞持續(xù)增生而發(fā)生腫瘤。據(jù)統(tǒng)計(jì)，30%的人類惡性腫瘤與RAS基因突變有關(guān)，包括肺癌，直腸癌和胰腺癌。但是，由于RAS蛋白表面相對“光滑”，沒有適合小分子結(jié)合的“口袋”，開發(fā)靶向RAS蛋白的藥物研發(fā)進(jìn)展緩慢。小分子靶向RAS蛋白的藥物開發(fā)仍然存在挑戰(zhàn)。

異戊烯修飾是一類疏水的、以C5為主要骨架化學(xué)修飾基團(tuán)，不同于甲基化修飾，該類修飾在低聚時(shí)修飾RNA，多聚時(shí)修飾蛋白。最近有研究報(bào)告該類修飾與新冠（Science2021,374(6567), eabj3624.）以及神經(jīng)推行性疾病（J Immunol,2002, 168: 4087-94. J Biol Chem,2013, 288: 35952-60）息息相關(guān)。但運(yùn)用化學(xué)生物學(xué)手段對其進(jìn)行干預(yù)與調(diào)控報(bào)道未見報(bào)端。

近期，華中科技大學(xué)藥學(xué)院王銳教授課題組在美國化學(xué)會旗下藥學(xué)領(lǐng)域權(quán)威期刊Journal of Medicinal Chemistry在線刊發(fā)了該領(lǐng)域的新進(jìn)展（Degradation of RAS Proteins Targeting the Posttranslational Prenyl Modifications via Cascade Azidation/Fluorination and Click Reaction, J. Med. Chem.2023, ASAP.），建立了靶向降解RAS蛋白的新研究策略。文章共同第一作者分別為藥學(xué)院博士后周紅玲博士，碩士研究生甘有方和李源源，唯一通訊作者為王銳教授，其他作者還包括藥學(xué)院碩士研究生陳曉倩和郭宇揚(yáng)。研究得到了華中科技大學(xué)人才啟動基金等的支持。

圖1靶向RAS翻譯后異戊烯修飾的降解策略

受經(jīng)典的蛋白質(zhì)靶向降解嵌合體技術(shù)（PROTAC）的啟發(fā)，本研究在前期研究基礎(chǔ)上，開發(fā)了靶向翻譯后異戊烯修飾RAS的降解策略。在小分子層面得到驗(yàn)證后，疊氮化-氟化的化學(xué)轉(zhuǎn)發(fā)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步在蛋白Lysozyme, HRAS以及KRAS等熒光標(biāo)記得到確認(rèn)，選擇性以及效率俱佳（圖2）。無論是疊氮化-氟化的化學(xué)轉(zhuǎn)化策略，還是直接的基于PTAD的熒光探針方法均取得預(yù)期的結(jié)果（圖2）。

圖2蛋白的熒光標(biāo)記

通過蛋白質(zhì)組學(xué)以及課題組所發(fā)展的功能探針，運(yùn)用化學(xué)生物學(xué)手段進(jìn)行了RAS蛋白翻譯后異戊烯修飾的分析。通過三種不同的靶向異戊烯修飾的研究策略的比較研究，發(fā)現(xiàn)Cys51, Cys80，Cys118以及Cys186均有異戊烯化學(xué)修飾，雖然不同方法鑒定出的含量有所差異（圖3）。該結(jié)果與文獻(xiàn)報(bào)道的異戊烯修飾常常位于Motif CaaX中，結(jié)果相一致（圖3）。尤其是Cys80，Cys118以及Cys186三個(gè)位點(diǎn)經(jīng)晶體結(jié)構(gòu)的分析均位于蛋白的表面區(qū)域，為其靶向可降解奠定了基礎(chǔ)。

圖3 RAS蛋白翻譯后異戊烯修飾的鑒定與確認(rèn)

最后，該研究提出了針對蛋白翻譯后異戊烯修飾的全新靶向降解策略，不同于傳統(tǒng)的、經(jīng)典的篩選并優(yōu)化結(jié)合蛋白質(zhì)的配體（ligand）方法，新的靶向蛋白嵌合體方法，只需發(fā)展針對翻譯后修飾的手段，例如生物兼容反應(yīng)，特異性識別的抗體等。新一代PROTAC機(jī)制，為眾多翻譯后修飾蛋白的調(diào)控，例如過度磷酸化的tau（pTau）蛋白纏結(jié)是阿爾茨海默癥（AD）的兩個(gè)經(jīng)典病理特征之一，針對磷酸化等PTM的研究等提供了新思路。

具體地，利用精心設(shè)計(jì)與化學(xué)合成的探針，我們針對不同細(xì)胞系的降解實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了探索。（圖4）。基于該思路，該策略在諸于HeLa和HT-29中表現(xiàn)出較好的靶向降解效率。而其它細(xì)胞系例如A549和MCF-7也有一定的潛在應(yīng)用價(jià)值。總之，針對prenyl PTM條件下RAS的全新概念的PROTAC技術(shù)，在工具箱中眾多的工具當(dāng)中添加了一種利器，具有潛在的應(yīng)用前景。

圖4不同細(xì)胞系中靶向降解RAS結(jié)果

原文連接：http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jmedchem.2c01721