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来源:2024-11-05 16:14:14 浏览量:13549
RAS蛋白是一种由RAS基因编码的低分子量 GDP/GTP 结合蛋白 ,在细胞生长和分化的信号转导中起关键作用。在正常的信号转导过程中,RAS以GTP结合形式执行其功能。然而,由于其低疏水性,RAS本身没有与膜结合的能力。它必须通过酶进行修饰,增强其疏水性,与细胞内膜结合。在发挥其功能后,RAS蛋白被水解成GDP结合形式。RAS突变导致持续的细胞生长信号失控,从而导致细胞过度分化和增殖,最终导致肿瘤发生。RAS(KRAS、NRAS 和 HRAS)是癌症中最常见的突变基因家族,因此,抑制RAS蛋白的活性可以阻止细胞信号转导,是抗癌药物重要的靶点之一。
一、爱思益普已表达纯化RAS系列活性蛋白可供选择
图1. ICE已构建的RAS家族的生化和SPR实验
二、蛋白产品案例展示:KRAS[G12D]
A: 生产流程
图2. KRAS[G12D]生产流程图
B: 常规QC结果
SDS-PAGE检测KRAS[G12D]的纯度在90%以上,SEC-HPLC检测KRAS[G12D]为单体。
图3. KRAS[G12D] SDS-PAGE(左)和SEC-HPLC(右)结果图
C: 活性验证结果
图4. HTRF法活性测定
图5. SPR法活性测定
三、爱思益普RAS系列蛋白产品列表如下
注:RAS系列蛋白产品可提供load GDP、GTP、GMPPNP、GppNHp和生物素化等服务,满足您不同的实验需求。
更多产品信息请访问爱思益普蛋白商城查询:https://protein.ice-biosci.com/;
除了丰富的现货产品,同时可以提供克隆-表达-纯化-质控-活性测定一体化蛋白定制服务。以满足您对蛋白序列、标签或修饰以及不同应用场景的个性化需求;
四、RAS 背景介绍
1、简介
Ras蛋白是一种很小的GTP酶,在人类中包含三个RAS原癌基因,如HRAS、KRAS和NRAS,它们是小鼠中HRAS(Harvey 大鼠肉瘤病毒癌基因)、KRAS(Kirsten 大鼠肉瘤病毒癌基因)和NRAS(神经母细胞瘤ras癌基因)的直系同源物。RAS基因参与各种关键细胞信号通路的调节,并调节重要的细胞功能,如增殖、分化、迁移和凋亡等。RAS通过在与活性GTP结合和非活性GDP结合构象状态之间的循环来充当分子开关。这个循环是由GTP酶激活蛋白(GAPs)和核苷酸交换因子(GEFs)调节的。RAS的突变破坏了这一过程并导致组成性激活,从而导致不受控制的细胞生长、增殖和癌症。KRAS是三种最常见的人类RAS蛋白之一,其突变是RAS家族中最主要的突变型,在许多类型的人类癌症中已经检测到KRAS突变。KRAS突变主要发生在第12位和第13位密码子上,以及少量的突变发生在第61位密码子上。KRAS突变普遍存在于胰腺癌(90%)、结肠癌(40%)和肺癌(30%),并且也存在于甲状腺癌、卵巢癌、膀胱癌、全身性红斑狼疮、乳腺癌、肝癌等。NRAS突变存在于黑色素瘤和许多血液系统恶性肿瘤中,HRAS突变主要发生在膀胱癌、甲状腺癌和头颈癌等癌症中。由于KRAS蛋白其光滑的表面和对核苷酸的高亲和力一度被认为是“不可成药”的靶点,直到靶向KRAS G12C共价抑制剂sotorasib和adagrasib的批准上市才打破了KRAS 不可成药的现状。
图6. RAS 蛋白的“ON”和“OFF”两种状态
2、蛋白分类与结构
三种RAS基因产生四种主要蛋白质产物:KRAS4A、KRAS4B、NRAS 和 HRAS。这些亚型具有高度同源的序列或结构,并且都具有保守的G结构域 (aa 1-166)和C末端高变区(HVR)(aa 166-188/189)。G结构域包括效应区和变构区,包含核苷酸结合位点以及效应蛋白和调节蛋白的结合位点。效应区包括P环(P-loop,10~17 氨基酸残基)、开关区域 I(Switch I,SWI,30~38 氨基酸残基)、开关区域 II(Switch II, SWII,60~76 氨基酸残基),其中 SWI 区和 SWII 区在RAS 亚型中具有保守性,是介导蛋白-蛋白相互作用的重要区域。变构区由 87~172 氨基酸残基组成,在各种RAS亚型中具有86%的相似性,与蛋白构象分布状态和膜相互作用有关。C端的高变区域(167~188 氨基酸残基)包含CAAX(C,半胱氨酸;A,脂肪族;X,任何氨基酸)序列,依赖多聚赖氨酸区域的静电相互作用实现膜定位,还与KRAS蛋白二聚体的形成和信号转导有关。KRAS蛋白与三磷酸鸟苷(guanidine triphosphate,GTP)/二磷酸鸟苷(guanosine 5'- diphosphate,GDP)结合时会导致SWI和SWII发生构象变换,当蛋白处于和 GTP结合的活化状态时,T35和G50与γ-磷酸形成氢键,此时SWI和SWII处于活性构象,若GTP被水解生成GDP则氢键断开,SWI和SWII转变为非活性构象。活化的KRAS蛋白则形成二聚体或者高价多聚体介导下游信号通路,KRAS 突变蛋白会导致蛋白二聚体构象发生变化,错误的二聚体构象是驱动致癌信号传导的重要诱因。
图7.RAS蛋白的结构示意图
3、抑制剂研究进展
KRAS蛋白由于其结构功能特征一度被认为是“不可成药”靶点。一方面,KRAS蛋白与GTP/GDP具有较高亲和力(p摩尔级),且GTP和GDP在血液中具有较高的浓度;另一方面,KRAS蛋白具有结构复杂,缺乏适宜药物结合口袋的特征。近年来,关于KRAS抑制剂的研究获得突破。2021年5月,美国FDA宣布加速批准选择性KRAS G12C抑制剂sotorasib(AMG510)上市,这是全球首个获得批准的靶向KRAS突变的肿瘤治疗药物。2022年12月,adagrasib(MRTX849)获批上市。这两个药物的批准上市打破了KRAS不可成药的现状。此外,KRAS G12D 的选择性非共价抑制剂MRTX1133也提供了一种新型靶向治疗。在这个靶向KRAS突变的新时代,下一个挑战将是了解和克服耐药机制。
图8. KRAS 突变抑制剂靶向的KRAS表面结构
AMG510(sotorasib)是首个进入临床试验的特异性靶向KRAS G12C的小分子抑制剂,其特异性且不可逆地与诱导型S-IIP 中的Cys12结合,并将KRAS G12C蛋白锁定在非活性状态,.AMG510还与KRAS上His95的替代取向形成的新型表面凹槽相结合,与ARS-1620相比,效率提高了10 倍。令人兴奋的是,AMG510于2021年5月28日获得美国食品药品监督管理局(FDA)批准,作为肿瘤携带 KRAS G12C突变且既往接受过至少一种全身治疗的NSCLC成年患者的首个治疗方法。这是一个里程碑,因为它是第一个直接靶向突变 KRAS 的药物。
Mirati Therapeutics开发的MRTX849(adagrasib)已被确定为一种高选择性的KRAS(G12C)共价抑制剂,目前处于I/II期临床研究中。它是一种口服、小分子选择性的 KRAS (G12C) 突变抑制剂。它不仅可以在体内几乎完全抑制 KRAS 突变,而且具有良好的类药特性。MRTX849选择性靶向 GDP 中 KRAS 的突变半胱氨酸 12,该半胱氨酸存在于 KRAS 的诱导开关 II 口袋 (G12C) 中,从而将其锁定为失活的 GDP 结合状态并抑制 RAS/MAP 激酶通路。在 KRAS (G12C) 阳性细胞系和来自多种肿瘤类型的患者来源的异种移植模型中,65% 的模型显示显着的肿瘤消退。
ARS-1620是基于ARS-853进行结构改造和优化获得的共价抑制剂,是第 一个被证明在体内直接靶向KRAS G12C发挥抗肿瘤增殖活性的小分子抑制剂,弥补了ARS-853药代动力学性质的不足和体内实验数据的缺乏。该化合物特异性作用于KRAS G12C的S-II 口袋,与野生型 KRAS蛋白不发生相互作用。
MRTX1133是Mirati Therapeutics研发的一款选择性非共价 KRAS G12D 抑制剂。临床前研究结果显示:MRTX1133 能选择性与 KRAS G12D 突变体结合,在多种携带 KRAS G12D 突变的肿瘤细胞系中均显示出特异性抑制KRAS依赖的相关信号通路,并且MRTX1133和EGFR单抗西妥昔单抗联合用药相比于单药能够抑制肿瘤细胞pERK和pS6的表达,显著提高抗肿瘤效应。有研究显示,MRTX1133 能够显著抑制KRAS G12D突变的胰腺癌肿瘤生长,可能为胰腺癌患者治疗带来曙光。MRTX1133 目前已经获得了 FDA 批准,获得新药临床试验申请批准,在2023年已经开始进入I/II 期临床阶段。
RMC-6236是一种强效的口服三复合物RAS(ON)小分子抑制剂,旨在治疗由多种RAS突变驱动的癌症。RMC-6236与丰富的细胞内伴侣蛋白亲环蛋白A(CypA)非共价结合,产生与RAS(ON)结合形成高亲和力、RAS选择性三复合物的二元复合物,该复合物在空间上抑制RAS与下游cRAF的结合。暴露于 RMC-6236抑制ERK磷酸化和细胞生长,并在体外诱导多种人RAS成瘾癌细胞系细胞凋亡。RMC-6236在体内促进抗肿瘤免疫,并与抗 PD1抗体相加,在 KRAS 突变CRC模型中驱动持久的完全反应和免疫记忆。此外,RMC-6236 治疗在检查点阻断难治性KRAS突变模型中逆转了致癌RAS驱动的免疫逃避机制,显着改变了肿瘤微环境,有利于抗肿瘤免疫。
参考文献
[1].Reck M, Carbone DP, Garassino M, Barlesi F. Targeting KRAS in non-small-cell lung cancer: recent progress and new approaches. Ann Oncol. 2021 Sep;32(9):1101-1110. doi: 10.1016/j.annonc.2021.06.001. Epub 2021 Jun 2. PMID: 34089836.
[2].Takács T, Kudlik G, Kurilla A, Szeder B, Buday L, Vas V. The effects of mutant Ras proteins on the cell signalome. Cancer Metastasis Rev. 2020 Dec;39(4):1051-1065. doi: 10.1007/s10555-020-09912-8. PMID: 32648136; PMCID: PMC7680337.
[3].李学燕,陈娜,江程. 靶向KRAS蛋白抑制剂的研究进展[J]. 中国药科大学学报,2024,55(2):257-269. DOI:10.11665/j.issn.1000-5048.2024010801.
[4].Zhu C, Guan X, Zhang X, Luan X, Song Z, Cheng X, Zhang W, Qin JJ. Targeting KRAS mutant cancers: from druggable therapy to drug resistance. Mol Cancer. 2022 Aug 4;21(1):159. doi: 10.1186/s12943-022-01629-2. PMID: 35922812; PMCID: PMC9351107.