Малая молекула «заставила» шаперон ингибировать KRAS

Низкомолекулярным ингибиторам требуются подходящие карманы связывания на поверхности белков. Принято считать, что если белок такой структуры лишен, то стать мишенью для малых молекул он не может, и к его ингибированию требуются другие подходы. Активная форма KRAS — одного из наиболее распространенных онкогенов — как раз считалась такой формой. Недавно ученые вдохновились природными механизмами и разработали малую молекулу, которая заставляет шаперон селективно связывать мутантный KRAS.

Их подход основан на природных соединениях: к примеру, рапамицин связывается с белком из семейством иммунофилинов и тем самым способствует ингибированию mTOR. Руководствуясь этим, исследователи сосредоточились на иммунофилине CYPA (циклофилин A) — его поверхностное распределение заряда потенциально позволяет ему связывать активную форму мутантного KRAS^G12C, одного из распространенных мутантных вариантов. Ученые синтезировали соединение, содержащий мотив связывания природного лиганда CYPA и обнаружили, что в присутствии этого вещества CYPA формирует трикомкплексы с ним и KRAS^G12C. После оптимизации структуры соединения (вариант получил название RMC4998) авторы изучили особенности его связывания с CYPA и роль в ингибировании онкогена KRAS.

Оказалось, что формирование такого тройного комплекса препятствует сигналингу KRAS. Так, анализ структуры показал, что CYPA в составе комплекса перекрывает связывающую поверхность KRAS^G12C. В частности, в комплексе с CYPA KRAS^G12C не может взаимодействовать с RAS-связывающим (RBD) и богатым цистеином (CRD) доменами белка CRAF, каталитической субъединицей фосфатидилинозитол-3-киназы (PI3K) и другими природными белками-партнерами (например, RALGDS).

В биохимических анализах образование комплекса CYPA:RMC4998:KRAS^G12C приводило к диссоциации BRAF и RALGDS. Это подтвердилось и в анализе кинетики на живых клетках: после обработки RMC4998 происходило быстрое связывание KRAS^G12C с CYPA, которое сопровождалось диссоциацией полноразмерного CRAF от KRAS^G12C.

Полученное соединение оказалось селективным ингибитором онкогенного сигналинга и пролиферации опухолевых клеток. Ученые провели опыты на клеточных линиях с мутантным KRAS и подтвердили, что формирование тройного комплекса CYPA:RMC4998:KRAS^G12C нарушало ERK-сигналинг, а также ингибировало сигнальный путь AKT/mTOR.

Чтобы точнее определить молекулярный механизм и аминокислотные остатки, которые участвуют в этом взаимодействии, исследователи протестировали все возможные аминокислотные замены в мутантном белке KRAS^G12C. Они получили клетки с доксициклин-индуцируемыми вариантами KRAS и растили их в присутствии RMC4998. Такой опыт подтвердил, что ключевые аминокислотные остатки KRAS, обеспечивающие формирование тройного комплекса — это C12, I36 и E37.

Затем исследователи оптимизировали RMC4998 и получили соединение с похожей структурой — RMC6291 — обладавшее аналогичными свойствами и более высокой селективностью. Его противоопухолевую активность они проверили на мышиной модели. Авторы подсаживали мышам ксенотрансплантанты, полученные из клеточных линий либо от пациентов, моделируя немелкоклеточный рак легких или колоректальный рак. Затем животные ежедневно получали дозу RMC6291 в течение 28 дней.

При такой терапии опухоли значимо уменьшились в 76% случаев (19/25) для рака легкого и в 40% случаев (6/15) для колоректального рака. Эти результаты свидетельствуют, что RMC6291 индуцирует противоопухолевые реакции в условиях доклинических исследований, и в настоящий момент RMC6291 проходит клинические испытания.

Раскрыт механизм специфической реакции на таргетную терапию пациентов с мутациями в гене KRAS