导读：ACS Central Science 于 2020 年 7 月 8 日发表题为 “Targeted Degradation of Oncogenic KRASG12C by VHL-Recruiting PROTACs” 的研究，报道了以 VHL 为 E3 连接酶招募端、以 KRAS G12C 共价抑制剂为靶向端的 PROTAC 分子 LC-2。该研究显示，致癌性 KRAS G12C 不仅可以被小分子共价占据，也可以在细胞中通过泛素-蛋白酶体系统被靶向降解，为 KRAS 药物化学提供了一个以“降低蛋白水平”为目标的化学生物学案例。

研究背景

KRAS 是肿瘤研究中长期受到关注的癌基因，其中 G12C 突变在部分肺癌、结直肠癌及其他实体瘤中出现。KRAS G12C 的半胱氨酸突变位点为共价小分子设计提供了明确入口，使研究者能够利用 GDP 结合状态附近的口袋实现选择性结合。与传统抑制剂不同，PROTAC 策略的核心并非单纯阻断靶蛋白活性，而是通过双功能分子同时结合靶蛋白和 E3 连接酶，诱导靶蛋白泛素化并进入蛋白酶体降解。

在靶向蛋白降解领域，VHL 与 CRBN 是应用较多的 E3 连接酶招募系统。该研究选择 VHL 作为招募端，并将 KRAS G12C 共价结合片段与 VHL 配体连接，测试能否把“可结合的 KRAS G12C”转化为“可降解的 KRAS G12C”。这一问题具有代表性：对于具有强驱动功能、但传统意义上较难处理的癌蛋白，降解是否能够带来比占位抑制更直接的蛋白水平控制，是药物化学和化学生物学共同关心的方向。

核心内容

研究报道的关键分子为 LC-2。该分子以 MRTX849 衍生的 KRAS G12C 共价战头作为靶向端，通过连接子接入 VHL 配体，形成 VHL 招募型 KRAS G12C PROTAC。设计逻辑包括三部分：第一，利用 KRAS G12C 突变位点的半胱氨酸实现共价结合；第二，通过连接子调节 KRAS 与 VHL 的空间接近关系；第三，借助 VHL E3 连接酶复合体促使 KRAS G12C 发生泛素化并被蛋白酶体处理。

在细胞模型中，LC-2 能够诱导内源性 KRAS G12C 蛋白快速下降，并表现出持续的降解效应。研究使用了 KRAS G12C 纯合与杂合背景的细胞系，用于观察不同等位基因状态下的降解表现。除蛋白水平变化外，研究还检测了 MAPK 通路信号，显示 KRAS G12C 降解伴随下游信号抑制。这一点对于判断分子是否只是产生蛋白条带变化，还是影响 KRAS 驱动信号具有重要意义。

从研究定位看，LC-2 更接近一个验证 KRAS G12C 可被 PROTAC 机制处理的化学生物学工具分子，而不是以临床性质为核心展开的候选药物报告。文章重点放在设计可行性、细胞内降解证据、机制依赖性以及 KRAS G12C 靶向降解的概念验证上。

机制与证据

LC-2 的机制基础是三元复合物诱导。其一端共价结合 KRAS G12C，另一端招募 VHL，使目标蛋白与 E3 连接酶复合体在细胞内形成足够接近的空间关系。若该构型能够产生有效的泛素转移，KRAS G12C 便可被标记并进入蛋白酶体途径。研究中的降解现象与 VHL 招募、蛋白酶体功能以及 KRAS G12C 结合相关，支持其符合 PROTAC 介导降解的基本逻辑。

关键证据包括内源性 KRAS G12C 蛋白下降、降解速度与持续性观察、不同 KRAS G12C 细胞背景中的重复验证，以及 MAPK 信号读数变化。与外源过表达系统相比，内源性蛋白降解更能反映细胞真实蛋白水平和调控环境。对于 KRAS 这类参与多蛋白复合体和膜定位调控的靶点，能够在内源背景中观察到降解，是该研究的重要技术点。

研究还体现了共价结合与 PROTAC 策略结合的特殊性。传统可逆 PROTAC 通常强调催化式循环，即分子完成一次降解事件后可释放并作用于其他靶蛋白。LC-2 采用 KRAS G12C 共价战头，意味着靶向端与蛋白形成不可逆连接，其降解效率更依赖于结合事件、三元复合物几何构型以及细胞内泛素化过程是否足够有效。由此，LC-2 的意义并不只是把一个抑制剂“接上 E3 配体”，而是证明在共价 KRAS G12C 识别基础上，仍可通过合理连接实现靶蛋白水平下调。

为什么值得关注

第一，KRAS G12C 是明确的致癌驱动靶点。研究显示，致癌性 KRAS 的蛋白水平可以被 PROTAC 介导下降，这在概念上扩展了 KRAS 干预方式。对于依赖 KRAS 信号的细胞，单纯抑制活性与降低蛋白丰度并不完全等同，后者可能影响蛋白支架功能、复合体形成以及持续信号输出。

第二，LC-2 将 KRAS G12C 共价抑制剂化学与 VHL 招募型 PROTAC 框架结合，为难靶标降解提供了设计范例。KRAS G12C 的共价口袋为选择性提供基础，但是否能形成可被 E3 识别和处理的构型，需要通过连接子、连接位点和 E3 配体组合进行验证。该研究说明，连接子工程不仅影响细胞通透性和分子构象，也直接决定目标蛋白表面能否被有效泛素化。

第三，研究把信号通路读数纳入评价。KRAS G12C 降解伴随 MAPK 信号抑制，使降解结果与功能输出建立联系。对于 PROTAC 分子而言，只有蛋白下降并不足以说明其具有明确生物学价值；降解是否转化为通路调控、表型变化和选择性窗口，是进一步设计必须持续回答的问题。

第四，该工作提示，PROTAC 设计可与已有小分子发现成果形成衔接。若一个靶点已经拥有高选择性配体或共价结合片段，就可能以其为基础探索降解剂。但这种衔接并非机械拼接，分子量、极性、连接子长度、细胞内暴露、E3 表达、三元复合物稳定性和靶蛋白可泛素化位点都会影响最终表现。

边界与待验证问题

LC-2 的研究边界需要清晰看待。首先，该研究主要提供细胞层面的概念验证，重点是证明 KRAS G12C 可被 VHL 招募型 PROTAC 降解。细胞内快速、持续的蛋白下降令人关注，但这并不自动等同于具备理想药物样性质。PROTAC 分子通常分子量较大，结构复杂，细胞通透性、代谢稳定性、组织分布和给药暴露均可能成为进一步优化难点。

其次，KRAS 蛋白具有膜定位和多状态构象特征。PROTAC 分子需要在细胞内到达合适位置，并在 KRAS 处于可结合状态时产生有效招募。共价战头提高了突变选择性和结合持久性，但也可能带来不可逆结合相关的设计权衡，包括靶点占有、选择性验证和细胞内有效浓度之间的平衡。

第三，VHL 招募并不保证所有细胞环境中均能产生相同降解结果。E3 连接酶表达水平、底物空间构型、可接近赖氨酸分布以及蛋白复合体状态，都会影响降解效率。研究中的纯合和杂合 KRAS G12C 细胞系提供了重要证据，但更多肿瘤模型、耐受机制和体内药效问题仍需专门研究。

第四，降解与抑制的关系仍需拆分。LC-2 使用 MRTX849 衍生战头，靶向结合本身可能影响 KRAS G12C 功能；PROTAC 介导的蛋白下降则进一步改变蛋白丰度。对于此类分子，药效读数可能同时来自占位、共价修饰和降解三类作用。理想研究需要通过非降解对照、E3 结合缺失对照、蛋白酶体抑制实验和时间依赖读数来区分不同贡献。

总体而言，该研究的价值在于把 KRAS G12C 从“可共价结合的癌蛋白”推进到“可在细胞中被靶向降解的癌蛋白”这一层面。它为 KRAS 降解剂设计提供了可参考的分子框架，也提醒研究者：难靶点降解的成功依赖于配体化学、E3 生物学、连接子构型和细胞模型验证的共同匹配。

参考信息

来源：Bondeson、Crews、Gray 等，Targeted Degradation of Oncogenic KRASG12C by VHL-Recruiting PROTACs，ACS Central Science / PubMed，2020 年 7 月 8 日公开；URL：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32875077/