2022年10月12日，Nature Communications（IF:17.694）在線發表了我校中藥學院孔令義教授/王凱波研究員團隊最新研究成果：Structural Insight into the Bulge-containing KRAS Oncogene Promoter G-Quadruplex Bound to Berberine and Coptisine。特聘研究員王凱波和博士后劉玉霜為文章的共同第一作者，孔令義教授和王凱波研究員為本論文的共同通訊作者，中國藥科大學為第一通訊單位。論文的主要合作者還包括楊鳴華教授、顏廷東教授、夏元錚副教授以及王瑩瑩、李意普、肖成梅、李金柱在讀研究生等。
突變和過表達KRAS蛋白，引起癌細胞異常增殖、分化、遷移、存活和多藥耐藥性等問題，是抗癌藥物研發的重要靶點和研究熱點。但是，KRAS蛋白沒有合適的小分子結合口袋，直接靶向該蛋白開發抗癌藥物極具挑戰性，KRAS蛋白一度被認為是“不可成藥”蛋白，故研發其他KRAS通路靶向抑制劑尤為重要。研究發現，KRAS癌基因的啟動子區域含有一段富含鳥嘌呤的DNA序列，在生理條件下，可以形成DNA G－四鏈體結構（KRAS-G4）。KRAS-G4對KRAS基因的表達具有調控作用，且可作為小分子化合物的作用靶點。但是，小分子化合物與KRAS-G4如何結合，一直未能得到解決，嚴重阻礙了針對KRAS-G4進行小分子藥物設計和合成的研究。孔令義教授/王凱波研究員團隊，從2020年開始，致力于尋找KRAS-G4的小分子抑制劑，并解析它們的復合物結構。經過兩年的研究，2022年10月12日，該團隊在Nature Communications上報道了KRAS-G4與天然產物小檗堿和黃連堿結合的復合物結構，該工作為研發以KRAS-G4 為靶點的小分子藥物提供了重要的理論依據和物質基礎。
團隊研究者廣泛采用NMR、ECD、Fluorescence和EMSA等實驗解析了更接近生理條件下的自由態KRAS-G4結構。進而以解析的KRAS-G4為模型，篩選發現天然產物小檗堿和黃連堿能夠結合并穩定該KRAS-G4結構。進一步，研究者采集了各種2D NMR 圖譜（包括NOESY、COSY、HSQC等），結合分子動力學模擬，解析了KRAS-G4與天然產物小檗堿和黃連堿結合的復合物NMR溶液結構。此外，研究者通過癌細胞增殖抑制活性測試和mRNA表達水平測試，證明了這兩個生物堿化合物能夠顯著抑制KRAS mRNA的表達水平。該工作為以KRAS-G4新靶點小分子藥物研究提供了重要的物質理論基礎和新思路。
該研究工作獲得國家自然科學基金面上項目、江蘇省自然科學基金、江蘇省雙創人才項目、中國藥科大學高層次引進人才啟動基金等資助。
文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-33761-4
KRAS-G4與天然產物小檗堿和黃連堿的相互作用和結構分析示意圖
（供稿單位：中藥學院，撰寫人：張勇強、陳志遠，審稿人：黃欣、吳旻玥）
