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GTP酶过甚调动因子动作分子开关，在很多细胞人命行动以及疾病尽头癌症和发育疾病中，阐扬着关节作用【1】。这些卵白大多量属于小GTP酶的Ras超眷属，包括Ras、Rho、Rab、Arf和Ran眷属。聘用性靶向这些卵白质可能成为疾病养息的灵验计谋【2】。然则，由于GTP酶中核苷酸的聚积亲和力较高，而且缺少变构位点，曾被合计是“弗成成药”的靶点。

近日，好意思国加州大学旧金山分校的Kevan M. Shokat团队在Cell期刊发表题为Targeting Ras-， Rho-， and Rab-family GTPases via a conserved cryptic pocket（通过一个保守的避讳口袋靶向 Ras-、Rho- 和 Rab- 眷属 GTP 酶）的著作。霸术发现，在K-Ras的switch II区域存在一个避讳的变构口袋，这个口袋在其他Ras、Rho和Rab眷属的GTP酶中也存在。这一发现为靶向GTP酶的扼制剂优化和设置带来了新的但愿。

最近，在K-Ras中发现的避讳变构switch II口袋（SII口袋）激动了针对K-Ras（G12C）突变癌症的养息药物设置，如LUMAKRAS和Krazati【3】。此外，其他候选药物如GDC6036也在临床考试中得到了细腻汗漫【4】。然则，现在K-Ras的可成药性仍然是一个异常案例，其他GTP酶是否简略以访佛神志被靶向尚不解确。

靶向Ras眷属GTP酶

最初，霸术东说念主员发现，K-Ras（G12C）扼制剂不仅可以灵验靶向K-Ras自己，还能靶向H-Ras（G12C）和N-Ras（G12C）。这些扼制剂通过与SII口袋聚积阐扬作用，前提是存在合乎的配体。同期，他们在a3螺旋上发现了几个关节残基，这些残基与SII口袋中的配体聚积密切关连。尽管这些残基在不同小GTP酶中保守性较低，但SII口袋及a3螺旋上的基团对口袋风物和扼制剂的聚积至关伏击。霸术还发现，一些K-Ras（G12C）扼制剂对N-Ras（G12C）动手的肿瘤具有潜在的养息着力。Ras超眷属GTP酶过甚亚眷属的序列存在互异。本质显现，RalA（G23C）和Rap1A（G12C）在与SII口袋扼制剂的共价聚积方面进展出不同的能源学特征。RalA（G23C）与MRTX1257或divarasib聚积的速率较快，且具有较高的热雄厚性。突变型Rap1A（G12C， L96F）与扼制剂的聚积速率显赫提升。其他GTP酶如Rit1和M-Ras也能被SII口袋扼制剂灵验靶向，但Rheb的靶向着力较差。为了考据MRTX1257对RalA（G23C）的聚积是否访佛于对K-Ras（G12C），霸术东说念主员分析了RalA（G23C）、GDP和MRTX1257的复合物。汗漫显现，GDP和MRTX1257的聚积显赫提升了RalA（G23C）的结构雄厚性。进一步霸术标明，MRTX1257和divarasib能灵验扼制RalA（G23C）和Rap1A（G12C， L96F），而且divarasib与RalA和Rap1A的聚积是可逆的，这标明设置靶向GTP酶的可逆扼制剂是可行的。此外，霸术还检会了一种新式三联体扼制剂（包括K-Ras（G12C）、化学配体和亲环卵白A（CypA））。通过对新配体RMC-4998的晶体结构分析，发现K-Ras的关节残基可以与CypA酿成氢键，促进配体聚积。进一步霸术标明，RMC-6291简略灵验靶向其他具有高度序列同源性的Ras眷属GTP酶。

靶向其他GTP酶

接下来，霸术东说念主员商酌了K-Ras（G12C）扼制剂通过SII口袋靶向Rho和Rab眷属GTP酶的后劲。汗漫显现，尽管RhoA和Rac1，以及Rab1A和Rab5C的靶向着力可以，但与Ras眷属GTP酶比较，这些扼制剂在Rho和Rab眷属中的着力较差，这可能与α3螺旋上的残基互异关联。尽头是，divarasib对Rac1（G12C）的靶向较为速即，但SII口袋中特定残基的变异显赫影响了靶向着力。本质还发现，divarasib莫得显赫提升Rac1的热雄厚性，而且其靶向着力受核苷酸现象的影响。此外，MRTX1257和divarasib相似是Rab眷属GTP酶Rab1A（S20C）和Rab5C（S30C）的灵验共价配体。进一步霸术标明，MRTX1257和divarasib能弥散靶向Rab1A（S20C），而对Rab5C（S30C）的靶向着力则较差。霸术汗漫还显现，优化后的K-Ras（G12C）配体在靶向Rho和Rab GTP酶方面的着力仍需改造。此外，对双突变体Rac1（G12C， K96H）的功能本质显现，divarasib可以灵验减少Rac1与PAK1的聚积。

GTP酶扼制剂的设置

终末，霸术东说念主员运用分子能源学（MD）和量子力学（QM）模拟，筹算并测试了22种新化合物，旨在设置靶向不同GTP酶（如Rac1、Rab1A和Rab5C）的聘用性配体。通过比较SII口袋的聚积构象和标志能源学，他们发现化合物11在Rac1（G12C）和Rab1A（S20C）中的进展优异，其靶向速率约为divarasib的两倍。霸术还显现，甲基萘动作C7取代基可以优化对Rab5C（S30C）的靶向速率。此外，不同GTP酶对C2位置取代基的敏锐性也有所不同。膨大后的化合物库相似简略灵验靶向K-Ras（G12C），显现出进一步设置的后劲。这些发现为筹算聘用性配体提供了伏击的疏导。

说七说八，该霸术发现GTP酶眷属中SII口袋的关节结构是保守的，这使得靶向多种GTP酶成为可能，并为设置GTP酶的可逆扼制剂提供了新的契机。

格局图（Credit: Cell）

参考文件

1. Vetter， I.R.， and Wittinghofer， A. (2001). The Guanine Nucleotide-Binding Switch in Three Dimensions. Science 294， 1299-1304. https://doi.org/10.1126/science.1062023.

2. Rojas， A.M.， Fuentes， G.， Rausell， A.， and Valencia， A. (2012). The Ras Protein Superfamily: Evolutionary Tree and Role of Conserved Amino Acids. J. Cell Biol. 196， 189-201. https://doi.org/10.1083/jcb.201103008.

3. Kim， D.， Xue， J.Y.， and Lito， P. (2020). Targeting KRAS(G12C): From Inhibitory Mechanism to Modulation of Antitumor Effects in Patients. Cell 183，850-859. https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.09.044.

4. Sacher， A.， LoRusso， P.， Patel， M.R.， Miller， W.H.， Garralda， E.， Forster， M.D.， Santoro， A.， Falcon， A.， Kim， T.W.， Paz-Ares， L.， et al. (2023). GO42144 Investigator and Study Group. Single-Agent Divarasib (GDC-6036) in Solid Tumors with a KRAS G12C Mutation. N. Engl. J. Med.389， 710-721. https://doi.org/10.1056/NEJMoa2303810.

https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.08.017

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