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来源: 发布时间:2023/9/5 20:13:00


用于评估RAS通路及其

等近端效应因子的综合靶标结合检测方法

引言

RAS/MAPK通路是一条信号转导通路,在维持细胞生长、分裂和分化所需的磷酸化中起到关键作用。这一途径的激活始于细胞表面的表皮生长因子受体(一种受体酪氨酸激酶)。SHP2可直接与自磷酸化的EGFR相互作用,积极传递信号信息,将GEF募集到RAS,RAS是一类小分子GTP酶,起着分子开关的作用。当与GTP结合时,RAS具有活性;当与GDP结合时,则处于无活性状态。RAS诱导的RAF(由A-Raf、B-Raf和C-Raf组成的丝氨酸/苏氨酸激酶家族)激活触发信号级联,磷酸化MEK,然后使ERK等下游蛋白被有效磷酸化。


RAS(KRAS、NRAS、HRAS)是癌症中突变最为频繁的基因家族。KRAS突变会诱发三种最为致命的癌症(肺癌、结直肠癌和胰腺癌)。数十年间,开发有效的RAS抑制剂一直困难重重,RAS 因此被贴上了 "不可成药 "的标签。近些年,一种等位基因特异性共价抑制剂AMG 510问世,其可利用由KRAS(G12C)中发现的获得性半胱氨酸亲核性,为开发其他RAS等位基因特异性靶向治疗带来了新的希望。目前人们正在努力尝试在MAPK通路中抑制RAS激活的上游(SHP2)和下游(RAF复合物、MEK和ERK)过程。


尽管已经开发出多个无细胞技术用于检测激酶和磷酸酶的结合情况以及酶的抑制作用,但这些方法依旧无法准确预测细胞中的结合。因此,为了更好地支持针对RAS/MAPK通路的药物开发以及机制研究,我们开发了一套NanoBRET™靶标结合检测。


01

使用NanoBRET™的靶标结合(Target Engagement,TE)


● BRET检测原理为NanoLuc®萤光素酶与细胞渗透性荧光示踪剂(其可与NanoLuc靶融合蛋白发生结合)之间发生的发光能量转移。


● NanoBRET™靶点相互作用(TE)检测法利用BRET检测原理在多孔板中定量测定化合物与活细胞中靶蛋白的结合亲和力。使用可对BRET信号进行标准化测定的对照实现对化合物占有率的定量测定。


● 由于BRET检测法通过对能量供体(NanoLuc®)与能量受体(示踪剂tracer)之间的紧密距离限制进行检测,因此NanoBRET™ TE检测法可对与NanoLuc®融合的靶标进行特异性测定。


02

使用NanoBRET™检测法测定RAS/MAPK通路蛋白


  • 当配体结合时,EGFR自磷酸化,使得SHP2活化

  • SHP2积极地促使RAS形成GTP结合的激活状态

  • RAS诱导激活RAF,触发信号级联,磷酸化MEK和ERK等下游蛋白

<除此之外,Promega正在积极地为该通路的其他成员进行靶标结合检测开发>


03

在SHP2处测定RAS上游的TE检测



PTP催化域抑制剂(上)变构抑制剂(下)


(A)N-SH2域阻断PTP域的催化位点时发生的自身抑制示意图(无活性状态)。磷酸化蛋白底物(即pTyr)与C-SH2和N-SH2域相结合,从而激活SHP2。

(B)只有SHP2变构抑制剂可在NanoBRET™检测中显示出强大的靶标结合。可能由于SHP2的自抑制构象,PTP催化域抑制剂无法与靶点相互作用。


04

在活细胞中测定多聚体、膜定位RAS复合物

(A)NanoBRET™ RAS TE检测法示意图。使用分裂萤光素酶(NanoBiT®)法在HEK293细胞的膜定位RAS多聚体条件下形成萤光素酶供体。细胞渗透性RAS BRET示踪剂发生结合可产生BRET报告基因,RAS配体与示踪剂竞争破坏BRET信号。

(B)对于SI/II口袋配体(例如BI-2852和前体片段),可以观察到正性靶点相互作用。


05

测定多个RAS结合位点(包括SII和SI/II口袋)的TE



(A)可以观察到SII口袋的变构靶标结合,其效价值与表型检测(例如检测KRAS(G12C)驱动细胞系中的p-ERK抑制)所获得的效价结果之间密切相关。

(B)RAS TE检测法可对多种RAS变体进行检测,包括KRAS WT、HRAS WT和热点突变(例如KRAS G12、Q61和G13),因此可进行选择性分析。

06

通过测量RAF二聚体的TE以了解同源基因选择性



(A)采用 NanoBiT® 方法以 RAF 异源二聚体形成萤光素酶供体,RAF 异源二聚体是由共表达 KRAS(G12C)来诱导的。包含BRAF或CRAF的A-F假激酶突变体,可阻断示踪剂与一个原聚体结合,使得第二个原聚体可用作测定TE。

(B)可测定RAF二聚体粘合剂如LXH254的RAF原聚体选择性。

(C)ARAF原聚体的结合效力与RAF二聚体结合剂的MAPK通路抑制相关性最强。


07

测定下游MAPK通路成员的TE


(A)具有活性的KRAS突变体(例如KRAS(G12C))的共表达使得下游MAPK通路成员对于靶标结合更为敏感。

(B)MEK1靶标结合检测可测定I型ATP竞争性抑制剂和变构抑制剂(例如曲美替尼)的TE。

(C)同样可进行ERK的靶标结合检测。


08

结论

1. 测定在活细胞中 SHP2 处 RAS 上游的 TE
  • 检测量化了SHP2的变构抑制剂的相互作用,但未能量化PTP催化域抑制剂。
2. 测量活细胞中全长、膜定位RAS的靶标结合
  • 该检测法可对KRAS、HRAS和多种临床相关热点突变进行高质量测定。
3. 可对具有多种结合机制的配体(包括SII口袋和SI/II口袋结合剂)进行检测
  • 测定RAF二聚体的TE和同源基因的选择性
4. ARAF原聚体的结合效力与MAPK通路的抑制能力相关性最强
  • 在突变KRAS存在的情况下测定下游MAPK通路成员的TE
5. 可进行MEK和ERK TE检测
  • MEK的TE检测可测定I型ATP竞争性抑制剂和变构抑制剂的相互作用。



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