小G蛋白Rho亚家族不可逆变构抑制剂

上海药物研究所罗成课题组、复旦大学党永军课题组、哈尔滨工业大学刘川鹏课题组以及广州中医药大学刘博课题组合作，发表题为“Covalent inhibitors allosterically block the activation of Rho family proteins and suppress cancer cell invasion”的研究论文。该研究报道了小G蛋白Rho亚家族的共价抑制剂发现，发现其新型变构调控口袋，并阐明其变构调控分子机制。

小G蛋白家族关键成员Rho亚家族是细胞内重要的调控因子，由于临床发现其关键成员RhoA等存在多种致病性突变，引发肿瘤恶性增殖和转移，因而该家族成为抗肿瘤药物研发领域的重要靶标。由于其底物与蛋白亲合力达pM级，导致传统的药物研发方法难以发现小G蛋白抑制剂，从而导致现有小分子抑制剂极度匮乏。因此，迫切需要发展新的策略，以实现靶向包括RhoA在内Rho亚家族以及整个小G蛋白的抑制剂开发。

研究团队合作通过分子动力学模拟发现位于RhoA蛋白Cys107附近的变构“口袋”，功能研究表明邻近的S188可被磷酸化修饰，从而抑制RhoA蛋白的活性；靶向该变构口袋，开展虚拟筛选结合实验验证，发现了苗头化合物DC-Rhoin；利用NMR、MS和 Pull Down实验，证实化合物结合Cys107，选择性地破坏其与调控蛋白RhoGEF及RhoGDI的相互作用，而不影响与RhoGAP的相互作用。

为了阐明DC-Rhoin变构调控分子机制，研究团队解析了其与RhoA蛋白的复合物晶体结构，捕捉到新型变构调控口袋“CLocK”。晶体结构表明，DC-Rhoin修饰于Cys107，引起远端构象变化。而RhoA构象部分位于其与RhoGEF-LARG、RhoGDI的相互作用界面，而不在与RhoGAP-ARAP3互作界面，最终阐明DC-Rhoin选择性破坏RhoA与其调控蛋白相互作用的分子机制。

该研究运用分子动力学模拟揭示内源修饰功能调控位点，通过虚拟筛选结合实验发现靶向内源修饰的共价化学分子，结合晶体复合物结构揭示其动态调控过程，发现全新变构调节口袋“CLocK”，最终实现靶向翻译后修饰位点的先导化合物的发现。该研究为Rho家族蛋白的靶向性药物开发奠定先导化合物基础，也为实现对“难以靶向”蛋白的药物研发提供了可借鉴的思路。