EGFR，到底是个什么鬼？
2016-01-29 小V 星空下的小V

????? 培训两天，想来最大的收获就是明白了EGFR-TKI作用及耐药的分子机理。纷繁复杂的过程，在思偲的讲解之下，竟如行云流水一般在脑中展开，确实令人佩服，小v已是佩服得五体投地！


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???????? 今天稍微有些时间，小v和大家一起概括复习一下思偲同学所讲的主要内容，并对作者严谨而执着的学术精神表达最高的敬意！


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?????? 至于EGFR的作用机制，相信大家都不知道过了多少遍：配体结合受体，受体形成二聚体，细胞内激酶区结合ATP，之后启动下游各种通路，调节细胞的增殖，分化，迁徙，凋亡等各种活动。一代TKI与ATP竞争性结合在敏感突变的EGFR激酶域，从而影响下游通路活动，产生抗肿瘤作用。T790M的出现导致一代TKI耐药，从而引出AZD9291的闪亮登场。
?????? 一般情况下，这种程度就够大家出去忽悠了，最多再加上一个C797S的突变导致AZD9291耐药的机理。到此，已经是非常高大上的表述，谁也没想过往祖坟上刨。
????? ?但是，不刨不知道，原来微观的世界的机制竟然如此奇妙！听过思偲同学的讲解后：
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首先一点需要明确的是，无论是野生型还是突变型的EGFR，TKI都是可以结合上去的，而且均非常稳定的发挥作用。只是因为突变型的EGFR对于下游通路的作用效率可以提高50倍以上，所以在TKI结合后，抑制作用相比较结合前就会非常显著。
EGFR本质上就是一坨蛋白质，由一条蛋白链各种曲折叠而成，像一条裙子，而且是一条碎花裙，还带着泡泡袖。
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???? 在这个“花裙子”的腰部存在一个“口袋”，用来结合ATP。这个“口袋”的形状有点像钥匙孔，里面各种坑坑洼洼。ATP其实就是在袋口晃一下，留下一点东西---磷酸基，然后就很快的闪了，这个过程就是所谓的“磷酸化”。磷酸化的过程会释放能量，激活下游的通路。
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我们知道，EGFR-TKI的敏感突变90%发生于exon19和exon21，还有少部分发生于exon18和exon20。这些基因层面发生的突变，直接导致了表达蛋白的不同。而这些蛋白的变化，又导致了“钥匙孔”的结构变化。如前所述，这些变化会大大增加激酶结合ATP的效率，而药物就是为了适应这些结构而设计的。
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研制TKI的结构，就像配钥匙。好的钥匙可以完美的适应“孔”的形状，将其完全占据，不给ATP以结合的机会，从而阻断下游通路。?????????
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如图所示，锁芯中的每一个“小柱”，都可以看成是不同基因位点表达的蛋白质，比如G719X，S768I，L861G什么的，只不过是程度和位置上的差别而已。但是19位外显子突变主要是第746-752位密码子的缺失突变，导致EGFR蛋白中氨基酸序列丢失，从而改变了受体ATP结合域的角度；而21外显子的突变均为错义突变，突变主要发生在858位的L即精氨酸突变为R即亮氨酸(L858R)，此突变位点紧邻激酶活化环(activation loop)中高度保守的模体，也会增强激酶活性。如果能设计出一种药物，其结构能更好的适应以上两个位点的突变后的“钥匙孔”结构，将其占据，则会最大程度抑制ATP的结合效率，从而达到抗肿瘤目的。因此，一代TKI（吉非替尼，厄罗替尼）应运而生。
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吉非替尼和厄罗替尼就是这把锁的两把钥匙，都能插进锁孔，而在微小的锯齿形状上有差别。尽管会有小的松动，但都还算是比较牢靠的，因为他们的头端都嵌在了锁孔的最深处，用学术的语言表达则是：Met793/Met769分别与两者的N1形成氢键，芳香基团则嵌入了一个疏水口袋。
?????阿法替尼是经过改良的一把钥匙，这把钥匙的根部有一个锯齿经过了改良，在插入锁孔后，比第一代TKI贴合得更加紧密。其结果是：一旦插进锁孔，就很难被拔出来，也就是所谓的“不可逆结合”，而这个改良的锯齿所结合的锁孔位点，叫做“C797“，编码基因位于20号染色体，点突变导致半胱氨酸（分子量121.16）转变为丝氨酸（分子量105.09）。
???????? 但是，阿法替尼这把钥匙能插进去的锁孔太多了，而不仅限于EGFR这把锁，还包括其他erbB家族，所以他的毒性反应要比一代TKI强很多，从而限制了临床应用。
???????? 正当我们不亦乐乎的使用这些钥匙的时候，人家换锁了！！T790M的出现导致了锁孔深处的空间变小，原来的钥匙全都插！不！进！去！了！
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先看看锁芯为什么会变形：exon20在790位的密码子发生点突变，导致苏氨酸（分子量119.12）被蛋氨酸（分子量149.21）取代，引起酪氨酸激酶域空间构象改变, 影响其与TKI的结合, 此外继发突变亦极大地减弱了EGFR-TKI 与激酶域之间氢键的亲和力。
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?肿么办？插不进去，换钥匙啊！
经过艰苦卓绝的努力，新的钥匙终于打造完成了?，也就第三代TKI---AZD9291。这把钥匙在形状上的改变较前两代代明显，首先是变喹唑啉环为氨基嘧啶，去掉了头部的芳香基团，以便更好的适应T790m突变后的形状；另外，与阿法替尼类似，AZD9291丙烯酰胺基能够与C797形成共价结合，从而插入锁孔并锁定。看似简单的变化，但却充满智慧。可以说，AZD9291是一个划时代的产物（此处应有掌声）
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然而，所谓“魔高一尺，道高一丈”，我们还是高兴的有点早。锁孔的形状又变了：这回，干脆在锁孔入口处做手脚---C797S突变，让钥匙根本插不进去，好不容易磨好的钥匙又面临着挑战，下一步呢？ 是继续设计钥匙吗？还是有什么更好的方法？期待。。。。
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