近日，中國科學技術大學龍冬教授課題組在癌基因蛋白Ras微秒時間尺度動力學及可成藥“隱態”研究領域取得重要進展，相關成果以“Unveiling the ‘invisible’ druggable conformations of GDP-bound inactive Ras”為題發表於《美國國家科學院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America)。

　　如何開發出可特異性結合並調控疾病相關蛋白質的小分子化合物是靶向藥物研究中的核心問題。著名的癌基因蛋白Ras作為細胞內的關鍵信號轉導蛋白，被證實與約30%的人類惡性腫瘤發生密切相關。但因其構象基態缺乏明顯的可成藥位點或口袋，導致特異性的小分子抑製劑開發困難重重。鑒於此，對具有可成藥潛力的構象激發態的探測顯得尤為重要。然而，低布居數構象激發態的瞬時性特點導致它們常常無法在實驗中被觀測到（也因此被稱為構象“隱態”），如何實現對蛋白質激發態的原子分辨率研究一直是核磁共振波譜學領域的前沿問題。

　　在之前工作中，龍冬教授課題組綜合多種核磁共振弛豫實驗方法定量捕捉到了非活性態Ras在微秒時間尺度的局部構象運動，並提出了以Ras“隱態”為設計靶點的可能性。但受快交換極限條件的製約，Ras構象運動的空間信息並無法直接從核磁弛豫實驗中提取，這大大阻礙了利用蛋白質動態學性質進行理性藥物設計的進程。針對這一挑戰，該研究團隊另辟蹊徑，將微秒尺度運動引發的自旋弛豫、化學位移、殘留偶極耦合等富含動態學信息的互補性實驗參數與全原子模擬技術有機結合，借助高魯棒性的全局優化算法建立了非活性態Ras的溶液係綜。這一基於核磁實驗參數的構象係綜在原子水平上係統闡明Ras在生理條件下的熱運動可及構象，並揭示了其表麵暴露和深埋的隱式口袋的存在，為基於瞬態構象的靶向藥物設計提供了高精度模板。更進一步地，該團隊通過計算機虛擬篩選回溯性地測試了此係綜從誘餌化合物中識別已知配體的能力，驗證了基於係綜的藥物研發策略的可行性。這一工作中的整合性動態學分析和建模方法也為微秒時間尺度大分子構象運動的原子分辨率研究提供了可推廣性範式。

　　該研究工作得到科技部、基金委和安徽省項目的資助。

　　非活性態Ras的代表性隱式口袋構象及配體結合能力的回溯性測試。