摘要：有研究表明ERK1和ERK5在一些类型的癌症中起关键作用。在某些情况下，ERK5可能会提供一条通用的旁路路径，该路径可在ERK1信号废除后帮助细胞增殖。因此，我们根据ERK1和ERK5的表达水平准确地分类了《癌症基因组图谱》（TCGA）中的肿瘤类型。提出了一种新的治疗策略，通过共同靶向ERK1和ERK5来克服特定肿瘤类型中的上述补偿机制。基于克服ERK5补偿机制的思想，发现22ac（ADTL-EI1712）作为ERK1和ERK5的第一个选择性双重靶标抑制剂在体内和体外均具有有效的抗肿瘤作用。有趣的是，发现该化合物在MKN-74细胞中诱导受调节的细胞死亡并伴有自噬。综上所述，结果表明这种双靶标抑制剂作为新的候选药物在克服某些肿瘤类型的代偿机制方面有较为广泛的应用前景。
分子对接（molecular docking）是基于结构药物设计的核心模拟手段，依据受体与配体作用时的几何匹配和能量匹配过程，模拟受体-配体相互作用，预测两者间最佳的结合模式和结合亲和力。采用分子对接模拟技术，科研人员可以进行基于结构的药物虚拟筛选，药物分子的结构改造，药靶相互作用的机理研究等工作，从而大大提高实验效率。
DS LibDock快速的分子对接工具，适用于对大规模数据库进行快速精确的虚拟筛选。
DS CDOCKER是基于CHARMm的对接程序，采用soft-core potentials以及optional grid representation将配体分子与受体活性位点进行对接。
ref：J Med Chem. 2020 Mar 5. doi: 10.1021/acs.jmedchem.9b01896；IF=6.054
链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jmedchem.9b01896
丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)级联是一个高度保守的模块，参与关键的细胞功能。研究表明，靶向MAPK通路是许多肿瘤的有效治疗方法。MAPK家族由四个传统的亚家族组成:细胞外信号调节激酶1/2 (ERK1/2)、JNK、p38和ERK5。ERK1和ERK2分别是由MAPK1和MAPK3基因编码的蛋白，二者序列一致性达到84%。到目前为止，许多关于激活、抑制和底物识别机制的研究尚未发现ERK1和ERK2在生物学功能上的差异。实际上，ERK1和ERK2抑制剂在设计和发现方面的任何特定差异都是重要因素，但新出现的共识是它们在功能上是多余的。ERK5，也被称为big MAP kinase 1 (BMK1)，含有三磷酸腺苷(ATP)-竞争性铰链结合域，与ERK1相似。ERK1和ERK5具有高度相似的结构域，尤其是ATP结合位点，在生长因子信号转导方面具有相似的生物学功能。ERK1和ERK5能够对同一底物进行磷酸化，如c-Myc和RSK，诱导相同的直接早期基因c-Jun或c-fos，并在G1/S期调控细胞增殖。重要的是，最近的一项研究表明，ERK5可能提供一种常见的旁路途径，该途径可在ERK1信号消除后挽救细胞增殖，对结直肠癌具有治疗意义，这将为潜在的癌症治疗提供补偿途径。积累的临床证据表明，肿瘤的发展过程中与ERK1和ERK5信号均密切相关，在超过85%的肿瘤中发现ERK被激活。因此靶向抑制ERK成为治疗肿瘤的方法，也有多个ERK抑制剂用于抗肿瘤治疗。目前关于ERK1-ERK5双靶点抑制剂还未有报道，为解决这一问题，本研究首先通过使用Discovery Studio 3.5中的类药5规则对SPECS数据库中212,255个分子进行筛选得到97,360个类药性较好的小分子，然后使用LibDock基于ERK1的晶体结构进行分子对接筛选，选取打分最高的前1000个化合物分子，其次，使用CDOCKER分别基于ERK1和ERK5的晶体结构进行对接，将打分大于30的化合物分别筛选出231和208个，接下来将两组化合物进行重叠和对接模式分析，选出15个候选分子，最后进行生物实验，发现化合物9对ERK1和ERK5的活性较好，以该化合物作为先导化合物，进行一系列的设计和改造，测活，最终得到化合物22ac(ADTL-EI1712)，表现出较好的ERK1和ERK5双靶点抑制效果，在体外和体内实验中也进行了验证，结果表明22ac具有很好的抗肿瘤效果。另外，研究还发现，在MKN-74细胞中，该化合物被发现可诱导细胞凋亡并伴有自噬。综上所述，以上研究结果表明这种双靶点抑制剂可以克服某些肿瘤类型的代偿机制，有望成为新的候选药物。
图一A 化合物9，21ac与ERK1和ERK5的结合模式。
为什么选择Discovery Studio？
1. DS LibDock LibDock根据小分子构象与受体相互作用热区（Hotspot）匹配的原理将这些构象对接到受体的结合口袋当中，其最大的优势在于速度快，可以并行运算，适合于进行大规模虚拟筛选，与DS Catalyst Conformation中的CAESAR等快速生成构象的方法结合使用更佳。
2. DS CDOCKER 首先采用高温动力学的方法随机搜索小分子构象，随后采用模拟退火的方法将各个构象在受体活性位点区域进行优化，从而使对接结果更加准确。
3. Discovery Studio中有多种对接结果的评价分析手段，包括2D/3D相互作用图分析（可以分析氢键、疏水作用、卤键等多种非键作用类型）、结合口袋表面分析、氢键热图、多种打分函数、结合能的计算等；
4. 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。
