药物设计-细胞周期蛋白结合槽肽向具有抗肿瘤活性的CDK抑制剂转化研究

时间:2015-02-13

构建突变体(Build Mutant): Discovery Studio中的Build Mutants模块可以快速的构建单点或者多点突变的突变体结构,并优化突变氨基酸及周围氨基酸的结构,最后用DOPE Score评估突变体结构的合理性,方便进行快捷的选择。
能量优化(Minimization):Discovery Studio中可基于CHARMm等一系列力场,以及包含GBSW等多种不同类型的隐式溶剂模型,对蛋白质、核酸、多糖、多肽、小分子以及相应的复合物进行能量优化。
相互作用能的计算(Calculate Interaction Energy):Discovery Studio中可基于CHARMm力场计算分子之间的相互作用能,同时也可计算受体蛋白中每一个氨基酸残基同配体分子之间的作用能,可考虑范德华能和静电势能。
 
ref:J. Med. Chem., 2015, 58 (1), pp 433–442.  IF=5.48
链接:http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jm5015023
 
      细胞周期蛋白依赖性激酶(CDKs)和细胞周期蛋白(Cyclin)协同作用,是细胞周期调控中的重要因子。细胞周期蛋白结合槽(CBG)是识别CDKs底物的关键位点,并为通过非ATP竞争性机制高度选择性抑制CDKs酶活提供可能。在哺乳动物中至少存在9种CDK,其中CDK2的活性无论是在正常细胞还是癌症细胞都不是必须的,这也正是由于可被其它亚型CDK替代所造成。因此,通过同CBG结合而非CDK中ATP结合位点结合来抑制CDK,可以避免当某一种亚型下调时切换至CDK家族其它成员。为了能够精确定义CDK多肽抑制剂的构效关系,本文研究了CBG处关键氨基酸位点,并基于该构效关系信息分析了CDK多肽抑制剂同CBG关键位点的相互作用,最终以RRLIF五肽作为起始研究了如何将其转换为更加具有类药性的CDK抑制剂。在该过程中,基于分子模拟实验,文章对部分实验结果进行了验证,文章以RRLIF-Cyclin A复合物晶体结构为起始,基于Discovery Studio3.0中Macromolecule和Simulation工具,将Arg4突变成相应的残基,并对突变后复合物进行能量优化和相互作用能的计算。最终获得的类药化合物代表了具有高效及激酶选择性的下一代激酶疗法的原型,从而避免第一代CDK抑制剂的问题。
 
 
图一.  RRLIF同CDK2/CyclinA的复合物结构。(A)CDK2三维结构以红色飘带表征,Cyclin A以蓝色飘带表征,RRLIF结合在CBG处;(B)RRLIF同CBG的相互做能够用视图,多肽残基以三个字母表示,蛋白残基以单个字母表示。
 
 
为什么选择Discovery Studio?
1. Discovery Studio可以快速的构建单点或者多点突变的突变体结构,可以进行虚拟的丙氨酸扫描和饱和突变,并优化突变氨基酸及周围氨基酸的结构,最后用DOPE Score评估突变体结构的合理性,方便进行快捷的选择;
2. Discovery Studio提供基于虚拟氨基酸突变来进行蛋白质设计的工具,可以快速高效的进行虚拟的丙氨酸扫描和饱和突变,或者其它任意突变,并在考虑温度、pH的条件下预测蛋白热稳性及蛋白亲和力这两种突变效应,方便用户在实验前测试大量的突变位点并优先选择突变位点,是强有力的蛋白质设计工具;
3. Discovery Studio中虚拟氨基酸突变可以同时考虑单点、双点、三点或多点突变;
4. Discovery Studio中虚拟氨基酸突变功能的最终结果以突变能量柱来显示,方便用户快速直观了解不同突变位点的突变效应强与弱;
5. Discovery Studio中可基于CHARMm等一系列力场进行能量计算及能量优化;
6. Discovery Studio应用广泛,操作简便,图形化界面十分友好,结果易于分析。