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Nature新闻:新技术破解癌蛋白之谜

2013.5.31

  长期以来,科学家们都在寻找针对与癌症有关的KRAS蛋白的药物,但是均没有成功。近期的一项研究发现了一种能靶向癌蛋白细胞定位的新方法,令科学家们重新点燃了希望。

  生物通报道:Ras蛋白为膜结合型的GTP/GDP结合蛋白,相对分子质量为2.1万,定位于细胞膜内侧。编码其蛋白的基因:RAS基因一直以来都背负着骂名,原因有两个,其一是因为它们构成了人类癌症中最频繁突变的癌基因家族,每3个癌症病例就有一个有RAS突变。其次尽管付诸了30多年的努力,却还没有任何有效的RAS癌蛋白抑制剂进入临床。

  近期一组研究人员发现了一种PDEδ小分子抑制剂,并确定了它的特征。PDEδ是一种可以结合并调控RAS和RAS相关蛋白定向至膜区室(membrane compartment)的蛋白。值得注意的是,PDEδ包含有一个深疏水口袋,能够结合法尼酰基化蛋白的脂质部分,尤其是RAS。

  此前的一项研究证明抑制PDEδ水平可以破坏RAS与质膜结合,损害RAS突变癌细胞生长。这一研究发现促使这一研究组的研究人员借助于高通量筛选,来鉴别能够阻断PDEδ与KRAS结合的小分子。在鉴别了数个筛选分子之后,他们采用一种基于结构的药物设计策略,开发出了最有前景的化合物,将之命名为deltarasin。

  研究人员采用荧光显微镜实验证实,deltarasin能够阻断活细胞中的PDEδ–KRAS互作。在添加5微克PDEδ–KRAS到人类KRAS 突变胰腺癌细胞系中之后,PDEδ不再将KRAS分配到质膜。Deltarasin还损害了这些胰腺癌细胞系的增殖能力。并且,大大抑制了KRAS依赖性信号事件,例如ERK1和ERK2蛋白磷酸化。当研究人员在胰腺导管癌小鼠模型中中评估deltarasin的效力时,他们观察到肿瘤生长呈剂量依赖性抑制。

  关于RAS的研究,近期一组研究人员发现了Ras经典癌信号通路的一种替代机制,即无需突变,或者激素刺激,就能激活Ras。

  研究人员发现当泛素蛋白在一特殊位点上对Ras进行修饰的时候,就能将Ras蛋白锁定成一种激活状态,因此研究人员认为,这种单个泛素Ras修饰过程,也称为单泛素化(monoubiquitination),能通过干扰另外一种GTP酶活化蛋白:GAP的活性,开启Ras,进入一种活性信号状态。

  由于Ras和癌症之间的密切联系,因此研究人员一直都认为Ras是药物研发中一个颇具吸引力的靶标。然而即使在这方面付诸了相当大的努力,但是 Ras本身现在被认为是“无成药性(undruggable)”的,研究人员只好想其它的办法,研发靶向活性Ras的药物。这不仅对于癌症治疗有益,而且由于RAS基因与一些发育疾病有关,譬如努南综合征(Noonan syndrome),Costello综合征,以及自身免疫性淋巴增生综合征,因此应用范围广泛。

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