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，华中科技大学药学院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