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編碼RAS基因的蛋白是參與細胞信號轉導、調節細胞增殖和分化的關鍵性分子。RAS基因突變后，RAS蛋白持續處于活化狀態，信號轉導紊亂，導致細胞持續增生而發生腫瘤。據統計，30%的人類惡性腫瘤與RAS基因突變有關，包括肺癌，直腸癌和胰腺癌。但是，由于RAS蛋白表面相對“光滑”，沒有適合小分子結合的“口袋”，開發靶向RAS蛋白的藥物研發進展緩慢。小分子靶向RAS蛋白的藥物開發仍然存在挑戰。

異戊烯修飾是一類疏水的、以C5為主要骨架化學修飾基團，不同于甲基化修飾，該類修飾在低聚時修飾RNA，多聚時修飾蛋白。最近有研究報告該類修飾與新冠（Science2021,374(6567), eabj3624.）以及神經推行性疾?。↗ Immunol,2002, 168: 4087-94. J Biol Chem,2013, 288: 35952-60）息息相關。但運用化學生物學手段對其進行干預與調控報道未見報端。

近期，華中科技大學藥學院王銳教授課題組在美國化學會旗下藥學領域權威期刊Journal of Medicinal Chemistry在線刊發了該領域的新進展（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別為藥學院博士后周紅玲博士，碩士研究生甘有方和李源源，唯一通訊作者為王銳教授，其他作者還包括藥學院碩士研究生陳曉倩和郭宇揚。研究得到了華中科技大學人才啟動基金等的支持。

圖1靶向RAS翻譯后異戊烯修飾的降解策略

受經典的蛋白質靶向降解嵌合體技術（PROTAC）的啟發，本研究在前期研究基礎上，開發了靶向翻譯后異戊烯修飾RAS的降解策略。在小分子層面得到驗證后，疊氮化-氟化的化學轉發實驗進一步在蛋白Lysozyme, HRAS以及KRAS等熒光標記得到確認，選擇性以及效率俱佳（圖2）。無論是疊氮化-氟化的化學轉化策略，還是直接的基于PTAD的熒光探針方法均取得預期的結果（圖2）。

圖2蛋白的熒光標記

通過蛋白質組學以及課題組所發展的功能探針，運用化學生物學手段進行了RAS蛋白翻譯后異戊烯修飾的分析。通過三種不同的靶向異戊烯修飾的研究策略的比較研究，發現Cys51, Cys80，Cys118以及Cys186均有異戊烯化學修飾，雖然不同方法鑒定出的含量有所差異（圖3）。該結果與文獻報道的異戊烯修飾常常位于Motif CaaX中，結果相一致（圖3）。尤其是Cys80，Cys118以及Cys186三個位點經晶體結構的分析均位于蛋白的表面區域，為其靶向可降解奠定了基礎。

圖3 RAS蛋白翻譯后異戊烯修飾的鑒定與確認

最后，該研究提出了針對蛋白翻譯后異戊烯修飾的全新靶向降解策略，不同于傳統的、經典的篩選并優化結合蛋白質的配體（ligand）方法，新的靶向蛋白嵌合體方法，只需發展針對翻譯后修飾的手段，例如生物兼容反應，特異性識別的抗體等。新一代PROTAC機制，為眾多翻譯后修飾蛋白的調控，例如過度磷酸化的tau（pTau）蛋白纏結是阿爾茨海默癥（AD）的兩個經典病理特征之一，針對磷酸化等PTM的研究等提供了新思路。

具體地，利用精心設計與化學合成的探針，我們針對不同細胞系的降解實驗進行了探索。（圖4）?；谠撍悸?，該策略在諸于HeLa和HT-29中表現出較好的靶向降解效率。而其它細胞系例如A549和MCF-7也有一定的潛在應用價值?？傊?，針對prenyl PTM條件下RAS的全新概念的PROTAC技術，在工具箱中眾多的工具當中添加了一種利器，具有潛在的應用前景。

圖4不同細胞系中靶向降解RAS結果

原文連接：http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jmedchem.2c01721