编码RAS基因的蛋白是参与细胞信号转导、调节细胞增殖和分化的关键性分子。RAS基因突变后，RAS蛋白持续处于活化状态，信号转导紊乱，导致细胞持续增生而发生肿瘤。据统计，30%的人类恶性肿瘤与RAS基因突变有关，包括肺癌，直肠癌和胰腺癌。但是，由于RAS蛋白表面相对“光滑”，没有适合小分子结合的“口袋”，开发靶向RAS蛋白的药物研发进展缓慢。小分子靶向RAS蛋白的药物开发仍然存在挑战。
异戊烯修饰是一类疏水的、以C5为主要骨架化学修饰基团，不同于甲基化修饰，该类修饰在低聚时修饰RNA，多聚时修饰蛋白。最近有研究报告该类修饰与新冠（Science2021,374(6567), eabj3624.）以及神经推行性疾病（J Immunol,2002, 168: 4087-94. J Biol Chem,2013, 288: 35952-60）息息相关。但运用化学生物学手段对其进行干预与调控报道未见报端。
近期，王锐教授课题组在美国化学会旗下药学领域权威期刊Journal of Medicinal Chemistry在线刊发了该领域的新进展（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别为药学院博士后周红玲博士，硕士研究生甘有方和李源源，唯一通讯作者为王锐教授，其他作者还包括药学院硕士研究生陈晓倩和郭宇扬。研究得到了华中科技大学人才启动基金等的支持。
图1靶向RAS翻译后异戊烯修饰的降解策略
受经典的蛋白质靶向降解嵌合体技术（PROTAC）的启发，本研究在前期研究基础上，开发了靶向翻译后异戊烯修饰RAS的降解策略。在小分子层面得到验证后，叠氮化-氟化的化学转发实验进一步在蛋白Lysozyme, HRAS以及KRAS等荧光标记得到确认，选择性以及效率俱佳（图2）。无论是叠氮化-氟化的化学转化策略，还是直接的基于PTAD的荧光探针方法均取得预期的结果（图2）。
图2蛋白的荧光标记
通过蛋白质组学以及课题组所发展的功能探针，运用化学生物学手段进行了RAS蛋白翻译后异戊烯修饰的分析。通过三种不同的靶向异戊烯修饰的研究策略的比较研究，发现Cys51, Cys80，Cys118以及Cys186均有异戊烯化学修饰，虽然不同方法鉴定出的含量有所差异（图3）。该结果与文献报道的异戊烯修饰常常位于Motif CaaX中，结果相一致（图3）。尤其是Cys80，Cys118以及Cys186三个位点经晶体结构的分析均位于蛋白的表面区域，为其靶向可降解奠定了基础。
图3 RAS蛋白翻译后异戊烯修饰的鉴定与确认
最后，该研究提出了针对蛋白翻译后异戊烯修饰的全新靶向降解策略，不同于传统的、经典的筛选并优化结合蛋白质的配体（ligand）方法，新的靶向蛋白嵌合体方法，只需发展针对翻译后修饰的手段，例如生物兼容反应，特异性识别的抗体等。新一代PROTAC机制，为众多翻译后修饰蛋白的调控，例如过度磷酸化的tau（pTau）蛋白缠结是阿尔茨海默症（AD）的两个经典病理特征之一，针对磷酸化等PTM的研究等提供了新思路。
具体地，利用精心设计与化学合成的探针，我们针对不同细胞系的降解实验进行了探索。（图4）。基于该思路，该策略在诸于HeLa和HT-29中表现出较好的靶向降解效率。而其它细胞系例如A549和MCF-7也有一定的潜在应用价值。总之，针对prenyl PTM条件下RAS的全新概念的PROTAC技术，在工具箱中众多的工具当中添加了一种利器，具有潜在的应用前景。
图4不同细胞系中靶向降解RAS结果
原文连接：
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jmedchem.2c01721
