KRAS(G12C)抑制剂GDC-6036与LY3537982的全原子分子动力学模拟揭示结合模式与耐药机制

本研究通过200微秒级分子动力学(MD)模拟首次揭示了临床三期候选药物GDC-6036(divarasib)和LY3537982(olomorasib)在KRAS(G12C)蛋白开关II口袋(SII-P)的潜在结合模式。研究团队结合生化实验验证了两种抑制剂对KRAS(G12C)的高亲和力特征，发现LY3537982具有独特的泛RAS(G12C)抑制活性且对H95L耐药突变不敏感。该成果为克服KRAS靶向治疗的耐药性问题提供了新见解，证实微秒级MD模拟在预测不可结晶复合物结合构象中的实用价值。

　　

KRAS蛋白作为癌症治疗的重要靶点，其G12C突变常见于非小细胞肺癌(NSCLC)、结直肠癌(CRC)等恶性肿瘤。尽管已有sotorasib和adagrasib两种靶向KRAS(G12C)的抑制剂获批，但临床耐药性问题日益凸显。特别是H95L和Y96D等获得性突变严重影响现有药物疗效，而处于临床三期的GDC-6036和LY3537982的结合模式尚未通过实验结构解析。这一空白限制了针对耐药突变的理性药物设计。

芬兰东部大学(University of Eastern Finland)药学院的研究团队在《Scientific Reports》发表研究，通过创新性的全原子分子动力学(MD)模拟技术，累计200微秒的模拟时长，首次预测了这两种临床候选药物的结合模式。研究结合核苷酸交换抑制实验、化学稳定性检测和热漂移分析等生化手段，验证了模拟结果的可靠性，并揭示了两种抑制剂对抗耐药突变的差异化特征。

研究主要采用三项关键技术：1) 基于OPLS4力场的微秒级分子动力学模拟(20个5μs独立重复)；2) 基于QRET原理的单标记核苷酸交换检测系统；3) 采用FRET-Probe技术的蛋白质化学/热稳定性分析。实验使用大肠杆菌表达的KRAS(G12C)及其突变体蛋白，重点考察了H95L/Y96D双突变对抑制剂活性的影响。

结合模式与关键相互作用
通过100μs模拟数据聚类分析，发现GDC-6036通过喹唑啉环与His95形成π-阳离子相互作用，其6-氨基-4-甲基-3-(三氟甲基)吡啶-2-基片段与Asp69保持94%时间的高稳定性氢键。而LY3537982则表现出独特的结合特征：8元环醚氧原子与Thr58相关保守水分子形成水桥相互作用，其氨基苯并噻吩片段与Asp69的氢键占据率达98%，且基本不依赖His95相互作用。

Thr58相关水分子动态
模拟发现两种化合物对SII-P内保守水分子行为影响显著不同：GDC-6036使水分子占据率降至50.9%，而LY3537982通过醚氧原子稳定水分子(占据率80.1%)。WaterMap计算显示该水分子在两种复合物中均呈高能状态(ΔG>+9.52 kcal/mol)，但LY3537982复合物中水分子焓值更低，可能与Thr58构象翻转相关。

生化验证实验
核苷酸交换实验显示LY3537982对KRAS(G12C)、NRAS(G12C)和HRAS(G12C)的IC₅₀均<1 nM，且对H95L突变保持皮摩尔级活性(IC₅₀=0.121 nM)。而GDC-6036对H95L突变活性降低5倍(IC₅₀=12 nM)。热稳定性分析显示50 nM浓度下两种化合物均使KRAS(G12C)的T_m值提升>20°C，但野生型KRAS仅产生微弱稳定效应(ΔT_m≈5°C)。

讨论与意义
该研究首次通过计算与实验相结合的方式，阐明了两种临床候选KRAS(G12C)抑制剂的差异化作用机制。LY3537982展现的泛RAS(G12C)抑制活性和对H95L突变的强耐受性，为克服现有临床耐药问题提供了新思路。特别值得注意的是，研究证实微秒级MD模拟能准确预测不可结晶复合物的结合模式——在论文修订期间，第三方实验解析的GDC-6036共晶结构(RMSD=0.551 ?)与预测结果高度吻合。这些发现不仅推进了对KRAS靶向药物作用机制的理解，也为基于结构的药物设计提供了重要方法论参考。