然而，胰腺癌常见的致癌性KRAS－G12D突变体的抑制剂研发却一直进展不佳。最近的研究探索了多种靶向KRAS－G12D的方法，包括靶向开关I／II 口袋的吲哚基小分子、靶向P110位点的化合物KAL－21404358、靶向A59位点的泛RAS抑制剂化合物3144和靶向KRAS－G12D活性状态的环肽KD2。
然而，这些分子都不能有效靶向KRAS－G12D。因此，如何打破KRAS－G12D“不可成药”的魔咒，是科学家一直探索的问题。
造一座设计精巧的盐桥
“我们仔细研究了KRAS－G12D的晶体结构，发现突变体第12位天冬氨酸的羧酸基团在生理条件下脱去质子后带有负电荷，因此我们通过在抑制剂中引入碱性的、带正电荷的基团与突变体的羧酸形成正、负电荷相互吸引的盐桥。这种正、负电荷之间的强盐桥相互作用类似于建筑结构中的榫卯结构，使蛋白与小分子药物这两个构件像榫和卯一样连接并固定。”张永辉介绍。
KRAS基因结构的蛋白中有一个核苷酸结合位点，可以在非常低的浓度下结合二磷酸鸟苷（GDP）或三磷酸鸟苷（GTP）。其中，与GDP结合时是失效的“不活跃”状态，而与GTP结合后就呈现出有效的“活跃”状态。在这两种状态转换时，KRAS的三维结构会发生很大的变化。
“在这项研究中，研究人员发现G12D抑制剂的结合模式与G12C抑制剂是截然不同的，有着独特的结构作用机制。”论文共同通讯作者郭瑞庭教授介绍，“我们在TH－Z835的晶体结构中观察到，小分子的烷基氨碱性侧链与突变体第12位天冬氨酸之间形成了正、负电荷相互吸引的盐桥。与此同时，抑制剂分子通过‘挤压’KRAS内部结构形成了一个新的结合‘口袋’，小分子结合在这个‘口袋’之中，并与周围多个重要氨基酸形成了关键氢键作用。”
“因此抑制剂可以有针对性地与KRAS－G12D突变体结合，使KRAS突变蛋白失活，不再向癌细胞发出生长或分裂指令，从而达到靶向抑制癌症的目的。”张永辉说。 |
