<section style="white-space: normal; text-indent: 2em;">今天为大家分享一篇发表在Science上的文章，文章的题目是“The G protein signaling regulator RGS3 enhances the GTPase activity of KRAS”。文章通讯作者是斯隆-凯特琳癌症中心的Piro Lito教授，其课题组专注于研究肺癌和其他实体瘤相关的调节机制，尤其是广受瞩目的KRAS癌蛋白相关的生物学。在这篇文章中，作者发现了一种调节KRAS及其突变体活性的调控因子。
KRAS是一类具有将GTP水解为GDP的GTPase活性的酶，而KRAS突变是癌症中发现的最常见激活突变之一，其突变前后分别对应与GTP结合的活性构象和与GDP结合的非活性构象。GTPase活化蛋白(GAPs)可以增强其GTPase活性，而鸟嘌呤核苷酸交换因子GEF也可增强GDP与GTP的交换从而激活KRAS。而KRAS 12位甘氨酸的突变会导致GAP失去激活效果，人们也认为KRAS癌蛋白独立于上游信号而激活。近期关于KRAS G12C的非活性态抑制剂已经取得效果，其作用机理是阻止KRAS G12C通过核苷酸交换来被激活，但同时这种抑制又需要KRAS G12C有完整的GTPase酶活性。既然KRAS突变体对GAP的激活不敏感，又是什么能促使KRAS突变体水解足够的GTP呢？
作者首先比较了细胞内和纯化的KRAS G12C GTP水解速率，并使用了G12C特异性抑制剂来抑制核苷酸交换激活的发生。但作者惊讶地发现，使用抑制剂的KRAS G12C活性甚至比纯化的还要高。同时将纯化的蛋白与肺癌全细胞提取物共孵育，并用KRAS WT作为阳性对照，作者发现纯化蛋白的活性大大提高。使用不同分子筛处理全细胞提取物后，作者认为激活KRAS G12C的始作俑者是蛋白而非小分子。同时作者进一步使用32P标记的GTP来排除核苷酸交换的影响，结果显示孵育后KRAS G12C主要结合的是有32P标记的GDP而非培养基中的无放射性GDP，说明的确存在一个蛋白，可以通过增强GTPase活性的方式激活KRAS G12C。而在之前的研究中只发现细胞提取物可以增强WT的活性，但不会增强G12V/D突变体的活性。
接下来作者进行了这种调节因子的鉴定工作。作者设计了一个纯化方案：作者以此应用SEC、脱盐柱、阴离子交换色谱和质谱，对每一步中分离的组分检测其增强KRAS G12C的能力，有活性的组分则被进行后一步。最后作者在质谱中找到一个被注释为GAP的蛋白——RGS3。RGS3不包含经典的精氨酸催化残基，作者推测其很可能不受G12C突变阻碍。
然后作者对RGS3的激活能力进行了验证。作者首先在3个细胞系中鉴定KRAS G12C相互作用蛋白，都打到了RGS3；G12C抑制剂的加入则会减少其相互作用。免疫共沉淀也证实了RGS3与G12C 4A或4B剪接变体存在相互作用，且其与WT的相互作用不明显。
最后作者对RGS3的激活机制进行了研究。他们构建了KRAS过渡态突变体A59G，并由此证明了RGS3是通过协助反应通过过渡态的方式来增强水解。分子模型预测显示RGS3的天冬酰胺残基可能参与水解反应，此外它的位置远离P环，因此其不受G12C突变干扰也是合理的。点突变实验显示RGS3增强效果显著降低，说明天冬酰胺是主要活性位点，但同时也存在其他辅助位点。而该天冬酰胺残基在RGS家族中是保守的，因此RGS4也有激活KRAS效果。细胞内RSG3敲除实验和肺癌患者中的转录组数据也支持了RSG表达与KRAS表达之间的负相关关系。综上所述，KRAS G12C会阻碍GAP增强GTPase酶活性，非活性态选择性抑制剂会抑制KRAS突变体通过传统的GEF激活，但其快速发挥效力又依赖于KRAS突变体的水解酶活性，这仅靠KRAS自身微弱的酶活是远远不够的。作者基于这一矛盾出发，发现了一种激活多种KRAS突变体和WT的非R指（就是酶活位点不是精氨酸R）GAP蛋白——RGS3，揭示了一条全新的KRAS调控机制，对KRAS癌蛋白相关的癌症研究有重要意义。文章链接：https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.abf1730原文引用：DOI：10.1126/science.abf1730
