近日，我所生物技术研究部生物分子结构表征新方法研究组（1822组）王方军研究员、刘哲益副研究员团队，联合中国科学院上海药物研究所罗成研究员团队，将X射线晶体学、非变性质谱（nMS）、193 nm极紫外光解离（UVPD）技术有机结合，系统解析了胃癌相关RhoA Y42C突变体中此前难以捕捉的动态构象特征，并在此基础上筛选出针对该突变体的共价抑制剂。该策略为开发针对具有高度动态特征的难靶蛋白药物提供了新思路。
Ras超家族蛋白的致癌突变常通过诱导微小而快速的构象转变来实现其致病功能。此类难靶靶标对传统结构解析手段构成挑战：X射线晶体学等常规方法往往只能捕获特定瞬间的静止画面，无法真实反映蛋白质在生理溶液环境中的主要构象状态。
在本工作中，研究团队对GDP结合型RhoA Y42C突变体进行结构解析时发现，X射线晶体学数据呈现出两种不同的分子构型，其差异在于Mg2+分别由Thr37或Pro36的骨架羰基进行配位，导致真实的致癌分子机制难以判定。为打破这一困局，研究团队引入nMS与193 nm UVPD技术，在单残基精度水平上分析了局部结构的柔性特征。通过多维技术交叉验证，研究团队最终确认Pro36骨架羰基配位是该突变体在溶液中的主要存在形式。进一步的机制研究揭示，Y42C突变增强了对Mg2+的亲和力，产生“Mg2+锁闭效应”。同时，UVPD分析表明，Switch I区域的构象重排导致关键水分子丢失，进而损害了GTP水解活性。
基于UVPD提供的结构信息，研究团队发现Cys42周围局部疏水网络的破坏可增强该区域的柔性，在蛋白三维结构中形成一个隐蔽的疏水空腔（Cys42/Switch I口袋）。基于此，团队设计筛选出了原型共价抑制剂LC-RhoAY42Cin。该化合物能够选择性共价修饰突变体中的Cys42，并以剂量依赖性方式有效抑制核苷酸交换过程。
近年来，王方军和刘哲益团队致力于极紫外激光解离质谱新仪器、新方法的自主研发及其在生物大分子结构功能研究中的前沿应用，尤其在蛋白质结构动力学、蛋白质相互作用、药物作用机制、蛋白质—纳米材料界面表征等领域取得了系列进展（J. Am. Chem. Soc.，2025；J. Am. Chem. Soc.，2025；J. Am. Chem. Soc.，2024；Nat. Protoc.，2023；J. Am. Chem. Soc.，2023；J. Am. Chem. Soc.，2023）。
相关工作以“Discovering Targetable Conformation of RhoA Mutant by Integrating Native Mass Spectrometry, Ultraviolet Photodissociation and X-Ray Diffraction”为题，发表在《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）上。该工作的共同第一作者为中国科学院上海药物研究所博士研究生吴昊哲、蒋昊博士，以及我所刘哲益。该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院B类先导专项“基于极紫外光源的化学反应过渡态精准探测”等项目的资助。（文/图 刘哲益）
