2022年10月12日，Nature Communications（IF:17.694）在線發(fā)表了我校中藥學(xué)院孔令義教授/王凱波研究員團(tuán)隊(duì)最新研究成果：Structural Insight into the Bulge-containing KRAS Oncogene Promoter G-Quadruplex Bound to Berberine and Coptisine。特聘研究員王凱波和博士后劉玉霜為文章的共同第一作者，孔令義教授和王凱波研究員為本論文的共同通訊作者，中國(guó)藥科大學(xué)為第一通訊單位。論文的主要合作者還包括楊鳴華教授、顏廷東教授、夏元錚副教授以及王瑩瑩、李意普、肖成梅、李金柱在讀研究生等。

突變和過(guò)表達(dá)KRAS蛋白，引起癌細(xì)胞異常增殖、分化、遷移、存活和多藥耐藥性等問(wèn)題，是抗癌藥物研發(fā)的重要靶點(diǎn)和研究熱點(diǎn)。但是，KRAS蛋白沒(méi)有合適的小分子結(jié)合口袋，直接靶向該蛋白開(kāi)發(fā)抗癌藥物極具挑戰(zhàn)性，KRAS蛋白一度被認(rèn)為是“不可成藥”蛋白，故研發(fā)其他KRAS通路靶向抑制劑尤為重要。研究發(fā)現(xiàn)，KRAS癌基因的啟動(dòng)子區(qū)域含有一段富含鳥(niǎo)嘌呤的DNA序列，在生理?xiàng)l件下，可以形成DNA G－四鏈體結(jié)構(gòu)（KRAS-G4）。KRAS-G4對(duì)KRAS基因的表達(dá)具有調(diào)控作用，且可作為小分子化合物的作用靶點(diǎn)。但是，小分子化合物與KRAS-G4如何結(jié)合，一直未能得到解決，嚴(yán)重阻礙了針對(duì)KRAS-G4進(jìn)行小分子藥物設(shè)計(jì)和合成的研究。孔令義教授/王凱波研究員團(tuán)隊(duì)，從2020年開(kāi)始，致力于尋找KRAS-G4的小分子抑制劑，并解析它們的復(fù)合物結(jié)構(gòu)。經(jīng)過(guò)兩年的研究，2022年10月12日，該團(tuán)隊(duì)在Nature Communications上報(bào)道了KRAS-G4與天然產(chǎn)物小檗堿和黃連堿結(jié)合的復(fù)合物結(jié)構(gòu)，該工作為研發(fā)以KRAS-G4 為靶點(diǎn)的小分子藥物提供了重要的理論依據(jù)和物質(zhì)基礎(chǔ)。

團(tuán)隊(duì)研究者廣泛采用NMR、ECD、Fluorescence和EMSA等實(shí)驗(yàn)解析了更接近生理?xiàng)l件下的自由態(tài)KRAS-G4結(jié)構(gòu)。進(jìn)而以解析的KRAS-G4為模型，篩選發(fā)現(xiàn)天然產(chǎn)物小檗堿和黃連堿能夠結(jié)合并穩(wěn)定該KRAS-G4結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步，研究者采集了各種2D NMR 圖譜（包括NOESY、COSY、HSQC等），結(jié)合分子動(dòng)力學(xué)模擬，解析了KRAS-G4與天然產(chǎn)物小檗堿和黃連堿結(jié)合的復(fù)合物NMR溶液結(jié)構(gòu)。此外，研究者通過(guò)癌細(xì)胞增殖抑制活性測(cè)試和mRNA表達(dá)水平測(cè)試，證明了這兩個(gè)生物堿化合物能夠顯著抑制KRAS mRNA的表達(dá)水平。該工作為以KRAS-G4新靶點(diǎn)小分子藥物研究提供了重要的物質(zhì)理論基礎(chǔ)和新思路。

該研究工作獲得國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、江蘇省自然科學(xué)基金、江蘇省雙創(chuàng)人才項(xiàng)目、中國(guó)藥科大學(xué)高層次引進(jìn)人才啟動(dòng)基金等資助。

KRAS-G4與天然產(chǎn)物小檗堿和黃連堿的相互作用和結(jié)構(gòu)分析示意圖