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本視頻介紹KRAS基因：
視頻時長12分鐘，建議在Wifi條件下觀看： 字 幕 內(nèi) 容 歡迎來到【陳巍學(xué)基因】,，我們這個節(jié)目主要是給大家介紹基因組學(xué),，和臨床分子診斷的最新技術(shù)進展。 今天,，會和大家談一下KRAS這個基因,。 之所以要談KRAS這個基因，是因為KRAS在細胞生長的信號調(diào)控當中,，起著一個樞鈕的作用,。上游的EGFR（ErbB1）、HER2(ErbB2),、ErbB3,、ErbB4等細胞表面受體，在接收到了外界信號之后,，會通過RAS蛋白,，把信號傳遞到下游。 而KRAS是RAS蛋白中的重要一員,，KRAS基因的突變,，會直接影響到針對EGFR基因的抗腫瘤藥物的療效。同時KRAS基因是否有突變,，也是腫瘤預(yù)后的一個重要指標,。 正是因為KRAS基因如此重要，所以今天我們就來說一下這個KRAS基因,。 今天,，我們會按照如下順序來講解：
接下來，我們就按照這5個方面，來進行展開,。 KRAS基因,、和蛋白的 結(jié)構(gòu)與功能 KRAS基因的全名叫Kirsten rat sarcoma viraloncogene homolog,，翻成中文是“Kirsten大鼠肉瘤病毒癌基因同源物”。 在人的基因組當中,，有2個KRAS基因,。一個是KRAS1,，位于第6號染色體的短臂上,；另一個是KRAS2，位于第12號染色體的短臂上,。其中,，KRAS1是一個“假基因”，也就是說它不能被轉(zhuǎn)錄成RNA,，所以它是沒有功能的,。而KRAS2才是“真基因”，是能夠轉(zhuǎn)錄、并且翻譯成蛋白的,，是有生物學(xué)活性的,。我們下文所談的KRAS基因和蛋白，都是指這個“KRAS2”基因和它的蛋白產(chǎn)物,。 KRAS基因?qū)儆赗AS基因家族,。RAS基因家族當中，還有NRAS(neuroblastoma-RAS)和HRAS(Harvey-RAS),。KRAS,、NRAS和HRAS，都參與細胞內(nèi)的信號傳遞,。 KRAS蛋白有2種變體,。這2種變體，是因為第4號外顯子在RNA的剪接過程當中,，有2種不同的剪接方式,，就得到了2種mRNA，進而翻譯出2種蛋白質(zhì)（變體）,。這2種蛋白質(zhì)分別被稱為“KRAS4A”和“KRAS4B”,，KRAS4B的表達量明顯多于KRAS4A的表達量，一般情況下,，KRAS4B是KRAS4A的5倍,。 KRAS蛋白質(zhì)有188個氨基酸，它的分子量是21.6KD,。 KRAS蛋白定位在細胞膜的內(nèi)側(cè),，它是通過一個法呢酰基（Farnesyl）的修飾基團,，連到細胞膜上的,。那么，這個法呢?；?，是通過翻譯后的蛋白修飾，在法呢?；D(zhuǎn)移酶的作用下,，加到KRAS蛋白上的。我們后面還會再次講到這個法呢?；男揎?。 KRAS的正常信號通路 在正常細胞當中，細胞膜上的EGFR,、HER2,、ErbB3,、ERbB4等受體單體，在與細胞膜外的配體結(jié)合之后,，就會變成二聚體,。這些二聚體先自身磷酸化，再磷酸化下游的信號蛋白,。其中一條信號通路就是激活Grb2-Shc,，再激活SOS蛋白。SOS蛋白會激活KRAS蛋白,。 與GTP結(jié)合的KRAS蛋白,，就有了磷酸激酶的活性,，進一步激活下游的蛋白。 被激活的下游信號蛋白,，包括：Raf蛋白家族,、PI3K蛋白、PLC-ε,、RALGDS,、TIAM1、RIN1,，這些下游蛋白,。 這些下游的信號通路打開之后，會進一步激活再下游的信號通路,，進而啟動細胞增殖,、細胞遷移等細胞功能。 KRAS在腫瘤當中的變異 接下來,，我們來說KRAS在腫瘤當中的變異,。 根據(jù)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，在胰腺癌當中,，61%有KRAS突變；在結(jié)腸癌當中,，43%有KRAS突變,；在子宮內(nèi)膜癌當中，21%有KRAS突變,；在肺腺癌當中，26%有KRAS突變,。也就是說，在上述4種癌癥中,，有高比例的KRAS基因突變,。 在KRAS的基因突變中,，97%是第12號或者第13號氨基酸殘基發(fā)生了突變。其中最主要的是G12D,、G12V,、G13D這三種突變。 KRAS與GDP或者GTP的結(jié)合力是非常強的,，它（KRAS）與GTP結(jié)合的親合系數(shù)在PicoMolar（皮摩爾濃度）級。當KRAS與GDP結(jié)合時候,，沒有激酶活性；而當KRAS與GTP結(jié)合時候，有激酶活性,。野生型的KRAS是與GDP結(jié)合，還是與GTP結(jié)合,，是受到上游信號調(diào)控的,。 當KRAS發(fā)生G12D、G12V,、G13D這幾種突變之后,，KRAS就會一直保持與GTP結(jié)合，也就是說,，KRAS一直保持在有酪氨酸激酶活性的狀態(tài),，并且不斷激活它下游的信號通路。這些下游的信號通路打開之后,，就會刺激細胞增殖、遷移,。 我們打個比方來說明這種突變的后果：KRAS就象是銀行金庫（細胞增殖、遷移能力）的保管員,。正常情況下,，只有銀行行長（上游信號蛋白）帶著鑰匙（激活信號）來,，保管員（KRAS）才能打開金庫（細胞增殖、遷移）?，F(xiàn)在這個金庫保管員（KRAS）偷配了金庫鑰匙,，把金庫大門大開，那么金庫（細胞增殖,、遷移）也就失控了,。 如果一個腫瘤病人的腫瘤當中有KRAS的激活突變，那么針對EGFR的靶向治療藥,，例如：西妥昔,、易瑞沙等,，它們的治療效果,，一般都不會太好,。因為KRAS把藥物對EGFR的抑制作用給繞開了。 并且,，這些有KRAS激活突變的腫瘤病人,，他們的預(yù)后一般也不太好,，生存期往往會明顯短于那些沒有KRAS激活突變的病人。 所以,，腫瘤當中的KRAS基因,，是否有激活突變,，對于預(yù)判EGFR抑制劑類的藥物（的治療）是否會奏效,，很重要,。 正因為如此,，對KRAS基因的激活突變的檢測，現(xiàn)在已經(jīng)是腫瘤靶向藥物的重要伴隨診斷之一,。 針對KRAS基因突變的檢測 2012年的1月，F(xiàn)DA批準Qiagen公司的KRAS突變檢測方法可以用作西妥昔的伴隨診斷,。2015年5月,，F(xiàn)DA批準羅氏公司的KRAS突變檢測方法可以用于轉(zhuǎn)移的結(jié)腸癌的診斷。 中國的廈門艾德公司,、武漢友芝友公司,、武漢海吉力公司、蘇州為真公司等,，都有提供針對KRAS基因激活突變的檢測試劑盒,。 上述這些針對KRAS突變的檢測方法，都是基于實時熒光定量PCR方法的原理,。 開發(fā)針對KRAS藥物所面對的難題,、和一些進展 既然KRAS這么重要，而且KRAS基因上有哪些致癌突變也很清楚,，那么,，為什么到現(xiàn)在為止，還沒有一個直接針對KRAS基因的靶向藥物上市呢,？ 困難點在于： 1,、KRAS的作用泛圍很廣，KRAS的正?；钚砸彩窃S多正常細胞功能所需要的活性，如果有一個直接抑制KRAS的藥物,，那么這個藥物的毒性也可能會很大,，副作用也可能會很強。并且,，KRAS與NRAS,、HRAS有很高的同源性,，能抑制KRAS活性的藥物，就很可能會抑制NRAS,、HRAS的活性,。那么，這個藥物的毒性就可能很大,。 第2,，目前已知的KRAS的活性功能域，主要是KRAS與GDP,、或者GTP結(jié)合的那個口袋狀的功能域,。而KRAS與GTP、或者GDP的結(jié)合非常強,，親合系數(shù)達到Pico Molar(皮摩爾濃度,，10^-12)級。而正常細胞里面的GDP與GTP的濃度,，達到了MicroMolar（微摩爾濃度,，10^-6）級。也就是說,，細胞內(nèi)正常的GDP與GTP的濃度,，比與KRAS結(jié)合所需的濃度，高了10的6次方倍,。要做出一種小分子化合物,，其與KRAS的結(jié)合能力，要能與GDP,、或者GTP相匹敵,，是非常難的。 第3,，要設(shè)計一種藥物,，只針對地抑制突變KRAS蛋白的活性，而盡可能少地影響正常KRAS蛋白的活性,，這就需要這種化合物對突變的KRAS有很好的選擇性,。這也是這個藥物設(shè)計當中，所面對的又一個難題,。 上述三點,，就是到目前為止，還沒有直接針對KRAS的靶向藥物上市的主要原因,。 但是,，針對KRAS的藥物設(shè)計，并不是完全沒有進展。 到目前為止,，還是取得了一些階段性的成果,，我們來介紹其中的一些。 第一,、先說選擇性抑制突變KRAS基因的研究結(jié)果,。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，下面這4個化合物,， 對有KRAS突變的細胞的半效抑制濃度（IC50）,，是對沒有KRAS突變的細胞的半效抑制濃度（IC50）的1/6。那么,，半效抑制濃度“IC50”（halfmaximal inhibitory concentration）,，它的濃度值越低，說明這個藥物的抑制效果越好,。 第二,，我們剛才提到，KRAS要定位到細胞膜上,，要通過一個法呢?；幕鶊F，才能定位到細胞膜上,。而KRAS蛋白只有定位到細胞膜上,，它才能較好被其上游信號蛋白所激活，所以,，科學(xué)家考慮是否可以通過抑制法呢?；D(zhuǎn)移酶的活性，來抑制KRAS蛋白的法呢?；?，進而減少其定位到細胞膜上，這樣就可以達到抑制KRAS活性的目的?，F(xiàn)在,，已經(jīng)有一些針對法呢酰基轉(zhuǎn)移酶的化合物被計設(shè)出來,，但是這些化合物在后期的實驗當中,，并不能表現(xiàn)出足夠的對腫瘤的抑制作用。 第三,，KRAS的正常激活,，需要有SOS蛋白的參與，所以,，另一個設(shè)計思路,，就是設(shè)計針對KRAS-SOS結(jié)合區(qū)域的抑制劑,。這兩個化合物，被發(fā)現(xiàn)能夠抑制KRAS與SOS蛋白的結(jié)合,。 到目前為止，雖然科學(xué)家針對KRAS做了很多努力,，但是,，還沒有一個針對KRAS的靶向藥物上市。 也因為設(shè)計直接針對KRAS的抑制劑較難,，許多科學(xué)家,，把更多的精力，放到設(shè)計針對KRAS下游的信號通路的靶向藥物當中去,。例如,，設(shè)計針對B-RAF的靶向藥物。 以上是本期節(jié)目的全部內(nèi)容,。謝謝您的收看,，我們下期節(jié)目再見。
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