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Ras超家族蛋白的致癌突變，通常通過誘導蛋白發(fā)生微小但迅速的構象變化，從而發(fā)揮其致病作用。這類“難以靶向”的靶標對傳統(tǒng)結構解析方法構成挑戰(zhàn)：以X射線晶體學為代表的常規(guī)技術，往往只能捕捉到某一特定時刻的靜態(tài)結構，難以真實反映蛋白質在生理溶液環(huán)境中的主要構象狀態(tài)。

近日，中國科學院大連化學物理研究所研究團隊聯(lián)合中國科學院上海藥物研究所研究團隊，將X射線晶體學、非變性質譜（nMS）、193nm極紫外光解離（UVPD）技術有機結合，系統(tǒng)解析了胃癌相關RhoA Y42C突變體中難以捕捉的動態(tài)構象特征，并在此基礎上篩選出針對該突變體的共價抑制劑。

研究團隊對GDP結合型RhoA Y42C突變體進行結構解析時發(fā)現(xiàn)，X射線晶體學數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出兩種不同的分子構型，其差異在于Mg²⁺分別由Thr37或Pro36的骨架羰基進行配位，導致真實的致癌分子機制難以判定。為打破這一困局，研究團隊引入nMS與193nm UVPD技術，在單殘基精度水平上分析了局部結構的柔性特征。通過多維技術交叉驗證，研究團隊最終確認，Pro36骨架羰基配位是該突變體在溶液中的主要存在形式。

進一步的機制研究揭示，Y42C突變增強了對Mg²⁺的親和力，產(chǎn)生“Mg²⁺鎖閉效應”。同時，UVPD分析表明，Switch I區(qū)域的構象重排導致關鍵水分子丟失，進而損害了GTP水解活性。

基于UVPD提供的結構信息，研究團隊發(fā)現(xiàn)Cys42周圍局部疏水網(wǎng)絡的破壞可增強該區(qū)域的柔性，在蛋白三維結構中形成一個隱蔽的疏水空腔（Cys42/Switch I口袋）?；诖?，團隊設計篩選出原型共價抑制劑LC-RhoA^Y42Cin。該化合物可選擇性地與突變體中的Cys42發(fā)生共價結合，并以劑量依賴方式有效抑制核苷酸交換過程。

該研究為開發(fā)針對具有高度動態(tài)特征的難靶蛋白藥物提供了新思路。

相關研究成果發(fā)表在《美國化學會志》（Journal of the American Chemical Society）上。研究工作得到國家自然科學基金委員會、中國科學院等的支持。

論文鏈接

大連化物所提出針對難靶蛋白突變致病構象的發(fā)現(xiàn)及靶向新策略