分享一篇发表在J. Am. Chem. Soc.上的文章，文章题目是“Chemoselective Covalent Modification of K‑Ras(G12R) with a Small Molecule Electrophile” 。文章的通讯作者是来自加州大学旧金山分校细胞和分子药理学系与霍华德·休斯医学研究所的Kevan M. Shokat教授和他们组的博士后Ziyang Zhang，目前在加州大学伯克利分校任助理教授。 
KRAS原癌基因的体外突变是人类癌症的主要致癌病变，曾被认为是“无药可及”的靶点，但最近K-Ras (G12C)共价配体的开发已经证明了K-Ras抑制剂在临床上的应用前景。这些K-Ras (G12C)抑制剂利用突变体中半胱氨酸的强亲核性，在Switch II 区域产生不可逆结合。然而，许多K-Ras 体细胞突变体不产生半胱氨酸残基，其中一个热点研究的突变是K-Ras p.G12R。本文作者利用突变体中精氨酸(Arg12)的共价结合能力，设计了用于选择性直接靶向K-Ras (G12R)的小分子亲电试剂。在生理pH (pKa3 = 12.5)下，精氨酸的胍基完全质子化，其亲核性较弱。为了实现突变精氨酸的化学选择性靶向，作者首先考虑与胍或脒反应的功能基团，1916年发现2,3-丁二酮与苯甲脒之间的作用后，已经发现多种邻近的二羰基化合物选择性修饰蛋白质上的精氨酸残基，被用于蛋白质糖基化、生物缀合反应等。作者认为K-Ras Switch-II 配体上具有邻二羰基结构时，可能会与K-Ras (G12R)中的Arg12发生反应。于是以哌嗪1为原料经过乙酰化反应，Dess-Martin氧化得到具有α，β-二酮酰胺化合物3。化合物3在一定pH范围内的缓冲液中稳定，并且不与常见的含巯基的亲核试剂(2-巯基乙醇，二硫苏糖醇)反应。能够与重组K-Ras (G12R) · GDP反应形成两个新的修饰蛋白质，分子量与推测反应的理论值相符。并且不与野生型及其他突变型发生反应，证明了化合物3的精氨酸选择性。
为了解Arg12和α，β-二酮酰胺加成产物的化学性质，作者制备了K-Ras (G12R) · GDP 和化合物4(化合物3的结构类似物)的共晶，化合物4结合在K-Ras 的Switch II口袋中，配体和蛋白质之间具有明确的共价键电子云密度。接下来，作者利用化合物3修饰后蛋白分子量增加在免疫印迹上的可视化，在复杂的蛋白质组中研究了该亲电体对K-Ras的共价修饰，结果并没有在细胞裂解液中检测到内源性K-Ras (G12R)的修饰，而将重组K-Ras (G12R) · GDP添加到裂解液中孵育，看到了外源蛋白的完全修饰。这表明化合物3在细胞裂解液中保持活性但是不与内源的K-Ras (G12R)反应，这也解释了化合物3在细胞水平活性较低的原因。作者推测不与内源K-Ras反应的原因是K-Ras (G12R)严重损害了GTP酶活性，阻止其转化为易感的GDP结合状态，内源性的K-Ras(G12R)可能主要以GTP结合状态存在，为了验证这个假设，作者在裂解液中加入过量的GDP，结果检测到了共价修饰的产物，证实K-Ras (G12R) GTP结合状态可能是其靶向治疗的限制因素。后期可以通过设计GTP结合状态的K-Ras配体或将K-Ras转化成GDP结合状态来开发其抑制剂。
总而言之，本文将α，β-二酮酰胺作为特异性靶向精氨酸的功能基团设计了K-Ras（G12R）的第一个选择性共价配体，能够指导后续K-Ras（G12R）抑制剂的开发。原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c05377原文引用：DOI：doi/10.1021/jacs.2c05377
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