NRAS

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NRAS(Neuroblastoma RAS viral oncogene homolog),即神经母细胞瘤 RAS 病毒癌基因同源物,是 RAS 小 G 蛋白超家族(KRAS, HRAS, NRAS)的关键成员。作为一种膜定位的 GTP酶,NRAS 在细胞内充当信号转导的分子开关,通过在 GTP 结合(活性)和 GDP 结合(非活性)构象间循环,调控 MAPK/ERKPI3K/AKT 通路。虽然 NRAS 的总体突变率低于 KRAS,但它是黑色素瘤(~20%)和急性髓系白血病(AML)中最主要的 RAS 突变亚型。与 KRAS 倾向于 G12 突变不同,NRAS 的致癌突变显著富集于 Q61 位点,该位点突变会导致内在及 GAP 介导的 GTP 水解功能完全丧失。临床上,NRAS 突变是EGFR单抗的耐药标志,且对 BRAF 抑制剂天然耐药。目前获批的靶向策略主要依赖下游的 MEK抑制剂

NRAS
RAS Family GTPase (点击展开)
分子开关 / 膜锚定蛋白
基因符号 NRAS
染色体位置 1p13.2
Entrez Gene 4893
UniProt ID P01111
EC 编号 3.6.5.2
PDB 结构 5UHV, 3CON
关键结构域 G-Domain, HVR (高变区)
膜定位修饰 C端棕榈酰化 & 异戊二烯化
氨基酸数 189 aa
突变热点 Q61 (K/R/L) >> G12, G13
靶向药物 比美替尼 (MEKi)
相关疾病 黑色素瘤, AML, 努南综合征

分子机制:Q61 的致命锁定

NRAS 与 KRAS、HRAS 在 G 结构域上高度同源(>90%),但在 C 端高变区(HVR)差异显著,这决定了它们不同的膜定位和翻译后修饰(NRAS 主要是棕榈酰化)。

  • Q61 突变主导 (Hydrolysis Block):
    NRAS 突变最常发生在第 61 位的谷氨酰胺 (Q61)。在野生型中,Q61 负责在 GTP 水解反应中激活亲核攻击的水分子。Q61K/R/L 等突变直接破坏了这一催化机制,导致 NRAS 的内在 GTP 水解能力几乎完全丧失,且对 GAP(GTP酶激活蛋白)不敏感。这使得 NRAS 几乎被永久锁定在“开启”(GTP-bound)状态。
  • 信号偏好 (CRAF Activation):
    激活的 NRAS 在细胞膜上优先结合并激活 CRAF (RAF1),从而强力驱动 MAPK (MEK-ERK) 信号级联。相比之下,它对 PI3K 通路的激活能力弱于 KRAS。这种对 CRAF 的依赖性解释了为何 Pan-RAF 抑制剂在 NRAS 突变肿瘤中具有潜力。
   RAS GTP酶循环与 Q61 突变机制

临床景观:黑色素瘤与血液病

高侵袭性与治疗困境

NRAS 突变通常预示着肿瘤具有更高的侵袭性、更厚的 Breslow 厚度(黑色素瘤)以及更差的预后。

癌种 突变频率 临床特征
黑色素瘤 ~20% (Q61) 第二大驱动基因(仅次于 BRAF)。多见于肢端、黏膜及长期日晒部位。与 BRAF 突变互斥。
急性髓系白血病 (AML) 10-15% (G12/G13) 血液肿瘤中最常见的 RAS 突变。在 CMML(慢性粒单核细胞白血病)中频率更高。通常提示对常规化疗反应较差。
甲状腺癌 ~10% 常见于滤泡状癌 (FTC) 和低分化癌。与肿瘤去分化及远处转移相关。
努南综合征 罕见 (胚系) RAS通路病 (RASopathies)。胚系 NRAS 突变导致发育迟缓、心脏缺陷和面部异常,且增加 JMML 风险。

治疗策略:从下游围堵到免疫突破

由于缺乏特定的共价结合口袋,直接靶向 NRAS 极具挑战。临床策略主要依赖下游 MEK 阻断和免疫治疗。

  • MEK 抑制剂 (获批疗法):
    比美替尼 (Binimetinib)。基于 III 期 NEMO 试验,比美替尼相比达卡巴嗪显著延长了 NRAS 突变黑色素瘤患者的 PFS。这是目前唯一获批的针对性疗法,但单药疗效有限。
  • 免疫检查点抑制剂 (Mainstay):
    NRAS 突变黑色素瘤通常具有较高的肿瘤突变负荷 (TMB),因此对 PD-1/CTLA-4 抑制剂(如帕博利珠单抗、纳武利尤单抗+伊匹木单抗)反应较好。免疫治疗是晚期患者的一线首选。
  • 未来方向:
    Pan-RAF 抑制剂(如 Belvarafenib)能阻断 NRAS 依赖的 CRAF 二聚体;Pan-RAS 抑制剂(如 RMC-6236)能同时靶向活性状态的多种 RAS 突变体,是目前的研发热点。
       学术参考文献与权威点评
       

[1] Hall A, Marshall CJ, Spurr NK, Weiss RA. (1983). Identification of transforming gene in two human sarcoma cell lines as a new member of the ras gene family. Nature. 1983;303(5916):396-400.
[学术点评]:发现之源。首次在人类肉瘤细胞系中鉴定了 NRAS 基因,确立了其作为继 HRAS 和 KRAS 之后第三个 RAS 家族致癌基因的地位。

[2] Dummer R, Schadendorf D, Ascierto PA, et al. (2017). Binimetinib versus dacarbazine in patients with advanced NRAS-mutant melanoma (NEMO): a multicentre, open-label, randomised, phase 3 trial. The Lancet Oncology. 2017;18(4):435-445.
[学术点评]:临床里程碑。NEMO 试验是首个针对 NRAS 突变黑色素瘤的大型 III 期研究,证实了 MEK 抑制剂比美替尼的疗效优于化疗,确立了其作为靶向治疗的标准地位。

[3] Johnson DB, Lovly CM, Flavin M, et al. (2015). Impact of NRAS mutations for patients with advanced melanoma treated with immune therapies. Cancer Immunology Research. 2015;3(3):288-295.
[学术点评]:免疫关联。该研究回顾性分析发现,尽管 NRAS 突变黑色素瘤预后较差,但患者对免疫治疗(特别是 IL-2 和 CTLA-4/PD-1 阻断剂)的获益率较高,甚至优于野生型患者。

[4] Pylayeva-Gupta Y, Grabocka E, Bar-Sagi D. (2011). RAS oncogenes: weaving a tumorigenic web. Nature Reviews Cancer. 2011;11(11):761-774.
[学术点评]:机制综述。系统阐述了 RAS 家族(包括 NRAS)的生物学功能、突变对下游信号的影响以及 RAS 驱动肿瘤的复杂网络,是理解 RAS 生物学的经典文献。

           NRAS · 知识图谱
家族成员 KRAS (胰腺/肠) • HRAS (头颈) • NRAS (黑色素瘤/血液)
关键位点 Q61 (最常见) • G12G13Switch II
治疗手段 比美替尼 (Binimetinib) • 免疫治疗 (PD-1/CTLA-4)
在研方向 Pan-RAS (RMC-6236) • Pan-RAF (Belvarafenib)