分享一篇发表在Nature Communications上的文章，文章的题目为“Allosteric nanobodies to study the interactions between SOS1 and RAS”，通讯作者为来自布鲁塞尔自由大学的Jan Steyaert教授，其研究方向是工程化纳米抗体用于结构生物学、分子药理学和药物发现。
尽管蛋白质互作(PPIs)被认为是有吸引力的药物靶点，但针对此设计的药物较少，目前缺乏足够的工具来调节这些互作。纳米抗体是一种小 （15 kDa） 且稳定的单结构域片段，具有骆驼科动物中天然存在的原始重链抗体的全部抗原结合能力，因此被广泛用作生物技术的研究工具。基于此，作者希望建立筛选纳米抗体平台，以调节蛋白质互作。其中RAS GTP 酶（H-、K- 和 N-RAS）是人类癌症中最常见的突变癌蛋白家族，通过在非活性 GDP 结合状态和活性 GTP 结合状态之间切换来调控细胞信号转导。为了筛选稳定或破坏RAS与GDP/GTP 交换因子（如SOS1）复合物互作的纳米抗体，作者设计了通用的免疫纳米抗体筛选平台，发现了SOS1•RAS复合物的竞争性、连接性和变构性纳米抗体。作者发现这些纳米抗体可抑制或促进SOS1•RAS复合物形成，并以不同的机制影响核苷酸交换。为了找到影响瞬时复合物稳定性的纳米抗体，作者将SOS1•RAS复合物进行戊二醛共价交联，其结构和天然互作十分相似，利用其作为抗原触发羊驼免疫，以触发和成熟变构纳米抗体，结合这种稳定复合物上暴露的构象表位。作者利用酵母展示技术对抗体进行筛选，通过对纯化的SOS1和RAS进行不同的荧光染料标记和分选，能够分离出与单体或复合物结合的纳米抗体。通过连续三轮分选，作者得到两个抑制SOS1•RAS结合的竞争性纳米抗体(Nb77 & Nb84)和两个结合二元复合物的纳米抗体(Nb14 & Nb22)。其中Nb77来自Q1亚群，Nb84来自Q3亚群，可以竞争性抑制SOS1催化核苷酸交换反应。Nb14 和 Nb22 来自Q2亚群，可以稳定互作，提升SOS1催化的核苷酸交换速率。通过动力学分析，作者发现Nb14和RAS•GTP通过类似的变构机理调节SOS1活性，减慢三元复合物的形成，加速核苷酸的释放，而Nb22则会加速三元复合物的形成，对核苷酸的释放影响较小。后续，作者进行纳米抗体的内源表达，发现这四种纳米抗体可以通过 Raf/MEK/ERK 通路抑制 RAS 信号传导磷酸化。作者进一步合成了Nb14的CDR3肽模拟物，通过优化能够产生和原始纳米抗体具有类似效果的强效肽。且纳米抗体可以和吲哚-4-氨基哌啶类化合物（结合SOS1•RAS复合物界面）联用，进一步加速SOS1催化的核苷酸交换。总之，作者开发了通用的免疫纳米抗体筛选平台，为竞争性、连接性和变构性纳米抗体的筛选提供了思路，这些纳米抗体可作为基于结构的药物设计起点，促进药物发现。原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-50349-2原文引用：10.1038/s41467-024-50349-2
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