Switch-II口袋
Switch-II 口袋（Switch-II Pocket，简称 S-IIP）是位于小 G 蛋白（特别是 KRAS）表面上的一个诱导性别构疏水囊袋。该口袋位于 Switch II 区域（氨基酸 60-76）下方，只有当 KRAS 处于与 GDP 结合的非活性状态时，该口袋才会“打开”或显露出来。2013 年，Kevan Shokat 团队首次利用该口袋设计了共价抑制剂，成功将 KRAS 锁定在非活性构象。这一发现是针对 KRAS G12C 突变开发靶向药物（如 Sotorasib）的结构生物学基础，标志着“不可成药”靶点时代的终结。
分子机制：隐蔽口袋的“诱捕”
Switch-II 口袋是一个典型的隐蔽口袋（Cryptic Pocket），它在蛋白表面并不总是存在，而是依赖于特定的动态构象变化：
- 动态呼吸：
KRAS 蛋白在 GDP 结合状态下，其 Switch II 区域（$\alpha 2$-螺旋）具有高度灵活性。当抑制剂进入时，它会诱导 Switch II 区域发生构象重排，从而“打开”这个疏水空腔。 - 共价锁定 (Covalent Trapping)：
针对 G12C 突变设计的抑制剂（如 AMG 510），其弹头基团（Warhead，通常是丙烯酰胺）会与突变的半胱氨酸 12 (Cys12) 形成不可逆的共价键。 - 非活性构象锁定：
药物占据 Switch-II 口袋后，将 KRAS 物理锁定在与 GDP 结合的非活性状态，阻断了 SOS1 等鸟嘌呤核苷酸交换因子（GEF）将 GDP 替换为 GTP 的过程，从而切断了下游 MAPK 通路的信号传导。
基于该口袋开发的药物
| 药物名称 | 代号 | 结合特征 | 临床状态 |
|---|---|---|---|
| Sotorasib | AMG 510 | 利用 S-IIP 锁定 H95 残基，通过 Cys12 共价结合。 | FDA 获批 (NSCLC) |
| Adagrasib | MRTX849 | 优化的 S-IIP 结合，具有更长的半衰期和 CNS 渗透性。 | FDA 获批 (NSCLC) |
| GDC-6036 | Divarasib | 更高的 S-IIP 亲和力，效力约为 Sotorasib 的 5-20 倍。 | 临床试验中 |
科学突破：从 2013 到 2021
Shokat 及其团队的贡献
在 2013 年之前，由于 KRAS 表面缺乏深而明确的疏水结合口袋（除了对 GTP 具有皮摩尔级亲和力的核苷酸结合位点），其被广泛认为无法设计小分子药物。
突破点： UCSF 的 Kevan Shokat 教授团队在 Nature 发表论文，首次揭示了通过共价结合 G12C 突变位点，可以诱导并在 Switch II 区域下方打开一个新的变构调节口袋（即 Switch-II 口袋）。这一发现直接铺平了后续所有 KRAS G12C 抑制剂的研发道路。
学术参考文献 [Academic Review]
[1] Ostrem JM, Peters U, Sos ML, Wells JA, Shokat KM. (2013). K-Ras(G12C) inhibitors allosterically control GTP affinity and effector interactions. Nature.
[点评]：历史性文献。首次定义了 Switch-II 口袋，并证明了通过共价结合 G12C 可以变构抑制 KRAS。
[2] Canon J, et al. (2019). The clinical KRAS(G12C) inhibitor AMG 510 drives anti-tumour immunity. Nature.
[点评]：报道了首个进入临床的 Switch-II 口袋抑制剂 AMG 510 (Sotorasib) 的临床前及早期临床数据。
[3] Hallin J, et al. (2020). The KRAS(G12C) Inhibitor MRTX849 Provides Insight toward Therapeutic Susceptibility of KRAS-Mutant Cancers in Mouse Models and Patients. Cancer Discovery.
[点评]：详细阐述了 Adagrasib (MRTX849) 与 Switch-II 口袋的结合模式及其药效学特征。