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

近日，中國科學院大連化學物理研究所研究團隊聯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，系統解析了胃癌相關RhoA Y42C突變體中難以捕捉的動態構象特征，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現，X射線晶體學數據呈現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，產生“Mg²⁺鎖閉效應”。同時，UVPD分析表明，Switch I區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，研究團隊發現Cys42周圍局部疏水網絡的破壞可增強該區域的柔性，在蛋白三維結構中形成一個隱蔽的疏水空腔（Cys42/Switch I口袋）。基于此，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。

該研究為開發針對具有高度動態特征的難靶蛋白藥物提供了新思路。

相關研究成果發表在《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現及靶向新策略