【Nature子刊】非编码RNA翻译成蛋白质？中山大学张弩等发现KRAS致癌信号的关键调控因子！

2022年10月14日，中山大学第一附属医院张弩教授、徐建波博士，南京大学生命科学学院闫超教授以及苏州大学姚宏伟教授在Cell Research上联合发表了题为“A novel protein RASON encoded by a lncRNA controls oncogenic RAS signaling in KRAS mutant cancers”的研究论文。该研究表明，由长基因间非蛋白编码RNA 00673 (LINC00673)编码的新蛋白RASON是致癌KRAS信号传导的关键调节因子，也是KRAS突变癌症的有希望的治疗靶点。

https://www.nature.com/articles/s41422-022-00726-7#Abs1

研究背景

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人类RAS基因家族包括KRAS、HRAS和NRAS，它们都编码21 kDa的GTPase小蛋白。这些蛋白在细胞膜上被激活，并将细胞外生长刺激信号转导到细胞内效应信号级联。RAS蛋白是二元分子开关，在“ON”状态(GTP结合)和“OFF”状态(GDP结合)之间循环。这两种状态之间的微妙平衡主要是由鸟嘌呤核苷酸交换因子(GEFs)和GTP酶活化蛋白(GAPs)控制的，前者将RAS-GDP转化为RAS-GTP，而后者通过水解将RAS-GTP转化为RAS-GDP。

激活RAS突变存在于约30%的人类癌症中。在三个RAS基因中，KRAS在人类癌症中的突变频率明显高于HRAS和NRAS。例如，约12%-15%的非小细胞肺癌(NSCLC)患者中发生了KRASG12C突变；超过90%的胰腺导管腺癌(PDAC)患者携带KRAS突变，尤其是KRASG12D和KRASG12V亚型。这些突变被认为损害了KRAS-GTP的固有GTP酶活性和KRAS-GTP中GAP介导的GTP水解速率，从而导致组成活性的致癌KRAS信号。

尽管RAS信号在人类癌症中起着至关重要的作用，但在过去的40年里，直接靶向RAS蛋白一直是一个巨大的挑战。针对上游生长因子受体(如EGFR)的替代疗法已应用于非小细胞肺癌和结肠癌，但那些有RAS突变的患者被排除在外。此外，RAS野生型患者对EGFR抑制剂的二次耐药通常是由获得性RAS突变驱动的。另一方面，靶向RAS下游效应子，包括RAF和MEK，在RAS突变癌症中获益不显著。

最近，通过共价结合直接靶向KRASG12C突变体的小分子化合物已被批准用于非小细胞肺癌（NSCLC）治疗。然而，目前还迫切需要针对其他KRAS突变的策略，如胰腺导管腺癌（PDAC）中普遍存在的突变亚型KRASG12D和KRASG12V。

RASON对KRAS驱动的肿瘤发生至关重要

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长基因间非蛋白编码RNA 00673（LINC00673）被鉴定为包括PDAC在内的多种人类恶性肿瘤中的致癌lncRNA。在105个PDAC癌性样本和配对的相邻正常胰腺样本的独立PDAC患者队列中，研究人员证实LINC00673在癌组织中高度表达，其表达与肿瘤分级呈正相关。与此相一致的是，其编码的RASON蛋白在癌组织中的表达也显着升高，并且与肿瘤分级和较差的总生存期呈正相关。研究人员随后使用免疫印迹法(IB)证实RASON是一种致癌蛋白，可能作为PDAC的预后标志物。

为了探索RASON是否也参与 KRAS驱动的肿瘤发生，研究人员使用稳定转染KRASG12D或KRASG12V的无RAS的MEF细胞株，并测试了RASON KO对KRAS诱导的MEF细胞转化的影响。研究人员使用CRISPR/Cas9为KRASG12D和KRASG12V MEF细胞系生成了两个Rason KO（knockout）克隆。Rason KO几乎完全降低了KRASG12D或KRASG12V MEF细胞的成瘤潜能。在无胸腺裸鼠体内皮下肿瘤形成试验也证实了RASON在KRASG12D或KRASG12V诱导的MEF细胞转化中的关键作用：与植入同一小鼠对面的对照细胞相比，RASON KO几乎完全消除了肿瘤形成。

KRAS介导的MEF细胞恶性转化需要RASON

为了进一步验证RASON在原代MEF细胞中的功能，研究人员从胎儿期的LSL-KrasG12D小鼠中分离出MEF细胞，并使用慢病毒构建同时激活KrasG12D突变并敲除RASON。这些原发性MEF中的Rason KO也能抑制KrasG12D突变诱导的恶性转化，表明Rason在 KRAS诱导的MEF细胞肿瘤发生中是必不可少的。

研究人员进一步发现，RASON直接与KRAS结合，使KRAS稳定在GTP结合的高度活跃状态，这解释了为什么RASON是KRAS驱动的肿瘤发生和肿瘤维持所必需的。

RASON调控致癌KRAS信号

RASON是潜在治疗靶点

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鉴于RASON在促进致癌KRAS信号传导方面的关键作用，研究人员猜测其是否可用于靶向KRAS驱动的癌症。由于 KRAS 突变，大多数 PDAC 患者对 EGFR 抑制剂耐药。团队测试了西妥昔单抗对两种KRAS突变型PDAC细胞系AsPC-1和PANC -1生长的影响。不出所料，两种细胞系均对西妥昔单抗治疗产生耐药性。

与此形成鲜明对比的是，这些细胞中RASON的shRNA KD导致了显著的生长抑制，西妥昔单抗与shRASON联合使用最大限度地阻碍了细胞的体外生长。IB和IHC分析证实了靶点参与，表明RASON抑制剂通过阻止KRAS激活使KRAS突变癌细胞对西妥昔单抗敏感。

研究总结

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总之，此研究发现了一个新的蛋白质RASON，它在KRAS信号通路中起着至关重要的作用，且是突变KRAS驱动的癌症的一个脆弱性治疗靶点。（转化医学网360zhyx.com）

参考资料：

https://www.nature.com/articles/s41422-022-00726-7#Abs1

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。