摘要：大鼠肉瘤（RAS）基因家族编码的GTP结合蛋白（HRAS、NRAS、KRAS）是细胞信号转导的核心调控分子，通过激活下游通路（如MAPK/ERK）调控细胞增殖、分化和存活。其激活突变会导致RAS蛋白持续处于GTP结合的活性状态，导致信号通路异常活化，这正是人类

大鼠肉瘤（RAS）基因家族编码的GTP结合蛋白（HRAS、NRAS、KRAS）是细胞信号转导的核心调控分子，通过激活下游通路（如MAPK/ERK）调控细胞增殖、分化和存活。其激活突变会导致RAS蛋白持续处于GTP结合的活性状态，导致信号通路异常活化，这正是人类癌症中最常见的致癌驱动因素。

NRAS（Q61）突变体作为黑色素瘤中第二常见致癌驱动因子，被认为是“不可成药”靶点，目前仍缺乏针对性靶向药物。在细胞信号传导过程中发挥关键作用的富含亮氨酸重复支架蛋白（SHOC2）能够与NRAS以及蛋白磷酸酶PP1C形成三元复合物，但其与RAS相关疾病关系密切但深入机制尚未阐明。

2025年5月7日，来自密歇根大学的研究团队在《Nature》（IF = 50.5）发表了题为“Targeting the SHOC2–RAS interaction in RAS-mutant cancers”的研究文章。研究团队发现SHOC2是RAS（Q61）肿瘤的关键依赖因子，进一步的机制研究表明，RAS（Q61）与SHOC2发生直接相互作用，基于此进一步发现了能够破坏该相互作用的小分子化合物，为治疗RAS突变癌症的治疗提供了新的策略。

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SHOC2是RAS突变的关键依赖性基因

研究者通过Cas9在Ba/F3细胞中建立了RAS两种特定亚型（KRAS、NRAS）的三种激活突变（G12C、G12D、Q61R），在这6种同源细胞系中进行遗传依赖性研究（图1A），结果证实了突变体和亚型的选择生长依赖性。进一步结合全基因组慢病毒sgRNA文库筛选发现，两种亚型的G12C/D突变依赖于IGF1R、PTPN11、SHC1和SOS1，这些基因编码参与促进RAS-GTP结合的活性状态，而Q16R突变则对SHOC2表现出更强的依赖性（图1B-D）。SHOC2是RAS-MAPK通路的正向调节因子，为了验证其关键作用，研究者敲除了SHOC2，结果发现Q61突变细胞系比及其他类型突变细胞系表现出更强的致死性（图1E）。这一结果提示，SHOC2依赖性具有突变位点特异性，而与RAS亚型无关。由此，研究者将后续研究聚焦于RAS（Q61）突变癌症中的SHOC2，以挖掘其深入的调控作用和作为治疗靶点的潜力。

图1 SHOC2是RAS突变的关键依赖性基因

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SHOC2在RAS（Q61）突变中的关键作用

研究者进一步分析了癌症依赖性图谱（DepMap）数据集，探究基于细胞筛选的结果与人类癌症中的相关性。结果与在细胞中相一致，G12C/D突变的关键依赖基因包括影响RAS GDP-GTP循环的蛋白（GRB2和SHP2），而Q61突变关键依赖基因则是SHOC2，尤其是在黑色素瘤中（图2A）。为验证这一结果，研究者在9种NRAS（Q61）突变体的黑色素瘤细胞系中敲低SHOC2，结果显著抑制了细胞增殖（图2C），并降低了pERK和pMEK水平及下调DUSP5、SPRY4和EGR1 mRNA表达，最终抑制MAPK通路（图2B）。随后，研究者建立了两种不同的NRAS（Q61）黑色素瘤异种移植模型进行体内研究，结果显示敲低SHOC2能够显著抑制肿瘤生长（图2D）。结合转录组分析结果，再次证明SHOC2是RAS（Q61）信号转导的关键调节因子（图2E），在相关难治性肿瘤疾病中是一个十分具有潜力的治疗靶点。

图2 SHOC2在RAS（Q61）突变中的关键作用

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RAS（Q61）-SHOC2相互作用解析

为了阐明SHOC2在RAS（Q61）突变中发挥作用的分子机制，研究者通过沉降速度分析发现，SHOC2能够与活性态的RAS（Q61R）突变体形成稳定的二元复合物（图3A），表面等离子共振（SPR）实验结果也证实了SHOC2与NRAS（Q61R）与KRAS（Q61R）间的直接相互作用（图3B）。进一步的X射线晶体结构分析结果显示，NRAS（Q61）与SHOC2通过开关区域（SWI/SWII）相结合，其中多个盐桥和氢键以及关键疏水作用区域稳定了二者间的相互作用（图3C-D）。由此，研究者推测，靶向破坏SHOC2与RAS（Q61）的结合界面，可能破坏二者间相互作用，从而抑制RAS（Q61）突变肿瘤的生长。（达吉特可提供SPR技术服务）

图3 RAS（Q61）-SHOC2相互作用解析

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“以靶寻药”——靶向SHOC2的小分子发现

为了找到靶向该相互作用界面的潜在治疗药物，研究者建立了基于时间分辨荧光能量转移（TR-FRET）技术的高通量筛选平台，对约32万种小分子进行测试，结合细胞模型和SPR实验进一步评估潜在小分子与SHOC2的相互作用并对其结构重新设计优化，最终确定了化合物6能够与SHOC2的一个特定疏水口袋相结合并且能够特异性破坏SHOC2与RAS（Q61）的相互作用（图4A）。进一步，研究者在RAS（Q61）突变的黑色素瘤细胞中测试化合物6，发现其能够显著抑制MAPK信号通路，降低MEK和ERK磷酸化水平，从而抑制RAS致癌信号，最终选择性地有效抑制了RAS（Q61）突变肿瘤细胞生长（图4B-D）。

图4 “以靶寻药”——靶向SHOC2的小分子发现

总结与讨论

本研究通过基因组筛选等实验揭示了RAS（Q61）突变肿瘤的关键调节因子——SHOC2。高分辨晶体结构解析进一步发现二者发生直接相互作用形成稳定的二元复合物，而靶向二者的结合界面可能成为RAS突变癌症的治疗新策略。基于此，研究者“以靶寻药”最终发现了一个小分子化合物能够有效破坏SHOC2-RAS相互作用，功能性实验结果也证实了其对RAS（Q61）突变肿瘤的治疗潜力。

本研究深化了对RAS突变肿瘤疾病机制的理解，SHOC2在RAS（Q61）突变癌症中的特异性依赖也为这一难治亚型提供了潜在治疗靶点。进一步通过筛选验证得到了具有潜力的先导化合物，为未来开发靶向药物奠定了科学基础。

达吉特之前报道过同样来自Nature的一篇文章“Nature最新发布 | 找到可修复DNA突变的小分子药物，为罕见病治疗带来曙光”，解析了由POLG基因突变引发的罕见遗传病治疗策略，同样“以靶寻药”，发现并表征了一种新型小分子与DNA聚合酶γ的两个亚基的界面处结合，而靶向这一特殊区域可能成为相关疾病治疗药物创新研发的重点。这两篇文章对疾病深入机制的探究和基于特殊结合靶点/区域寻找药物的思路对未来研究中的临床转化具有重要启示。

来源：医学顾事