近日，我校罗成教授团队与大连化学物理研究所王方军研究团队合作在靶向高动态蛋白构象解析方面取得重要进展，在国际权威化学期刊Journal of the American Chemical Society（影响因子15.7）发表题为《Discovering Targetable Conformation of RhoA Mutant by Integrating Native Mass Spectrometry, UltravioletPhotodissociation,andX‑rayDiffraction》的研究论文。该成果充分展现了研究团队在动态结构生物学与国家大设施应用于传统难靶蛋白质的药物发现研究方向的持续创新能力。
Ras超家族蛋白是控制细胞基本分子活动的关键开关，其异常活性与多种人类肿瘤的发生密切相关，是重要的治疗干预靶点。然而，由于这些蛋白具有内在的高度动态特性且缺乏明确的结合口袋，长期以来被新药研发领域视为“不可成药”的巨大挑战。这一治疗难题在由RhoA特定突变（如弥漫性胃癌中高发的Y42C变异体）驱动的癌症中尤为突出。通常情况下，RhoA在失活的GDP结合态和活跃的GTP结合态之间循环。而其Y42C突变不仅会损害GTP的水解，还会导致异常的蛋白积累和持续的致癌信号传导。面对这类由单氨基酸突变诱发的微小且高度动态的构象变化，传统的结构解析方法（如X射线晶体学）往往只能捕捉到非生理状态下的静态结构，难以真实反映蛋白质在溶液中的关键功能构象。
在本研究中，团队利用非变性质谱（nMS）与紫外激光解离技术（UVPD）打破了这一瓶颈，晶体学研究得到了两种不同的静态结构，而nMS-UVPD以单氨基酸的分辨率，证实了Pro36骨架羰基配位是该突变体在溶液中的主导状态。研究揭示，Y42C突变增强了蛋白对Mg2+的亲和力，形成了独特的“Mg2+锁定效应”。同时，Switch I区域的构象改变导致关键水分子丢失，致使GTP水解能力受损；而局部疏水相互作用的破坏使Cys42附近柔性显著增加，在三维空间形成了一个隐藏的新口袋（Cys42/Switch I口袋）。据此，团队筛选出原型共价抑制剂LC-RhoAY42Cin，该抑制剂能选择性修饰突变体Cys42位点，并呈剂量依赖性地抑制核苷酸交换。
图1. native MS-UVPD解析Y42C突变动态构象变化
图2.高分辨复合物晶体结构和nMS-UVPD研究表明LC-RhoAY42Cin特异性结合Y42C位点
本论文的第一通讯单位为贵州医科大学，中药功效成分发掘与利用全国重点实验室。研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项以及上海市科学技术委员会等多项基金的资助与支持。
全文网址：http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.5c20067
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