蛋白激酶非活性構(gòu)象的預(yù)測(cè)方法研究.pdf

1、蛋白激酶是重要的藥物靶點(diǎn)之一。激酶催化域中保守基序Asp-Phe-Gly(DFG)的構(gòu)象控制著其活性狀態(tài):DFG-in構(gòu)象對(duì)應(yīng)活性狀態(tài)，而DFG-out構(gòu)象為非活性狀態(tài)。與靶向DFG-in構(gòu)象的type-Ⅰ抑制劑不同，type-Ⅱ抑制劑與DFG-out構(gòu)象結(jié)合，其選擇性比type-Ⅰ抑制劑更好，是目前研究的熱點(diǎn)。
　　由于激酶DFG-out構(gòu)象的晶體結(jié)構(gòu)難以獲得，阻礙了基于結(jié)構(gòu)的藥物分子設(shè)計(jì)方法在type-Ⅱ抑制劑開發(fā)中的應(yīng)用。為

2、解決此間題，本文提出了一種利用激酶DFG-in活性結(jié)構(gòu)來預(yù)測(cè)非活性構(gòu)象的計(jì)算方法—活性鏈段重塑法。該法對(duì)DFG-in結(jié)構(gòu)的活性鏈段的可能構(gòu)象進(jìn)行大量采樣，獲得DFG-out構(gòu)象系綜，再以小分子對(duì)系綜中構(gòu)象的選擇結(jié)合來得到可與type-Ⅱ抑制劑結(jié)合的DFG-out構(gòu)象。用此方法成功地預(yù)測(cè)了7種激酶的DFG-out構(gòu)象模型，及type-Ⅱ抑制劑與DFG-out結(jié)構(gòu)的結(jié)合構(gòu)象，與晶體結(jié)構(gòu)比較，吻合良好。同時(shí)，我們使用小分子數(shù)據(jù)庫檢驗(yàn)了所預(yù)測(cè)的

3、DFG-out模型對(duì)type-Ⅱ抑制劑的虛擬篩選能力。AUC(areaunder curve)結(jié)果表明，用所得模型能有效地篩選出給定激酶的type-Ⅱ抑制劑。因此，所發(fā)展的蛋白激酶非活性構(gòu)象預(yù)測(cè)方法，以及相應(yīng)小分子篩選流程有很高的可行性，非常有望在type-Ⅱ抑制劑的設(shè)計(jì)與篩選中得到充分應(yīng)用。
　　另外，為了解激酶產(chǎn)生DFG-out構(gòu)象的難易程度，本文采用SBM(structure-based models)對(duì)激酶ABL1和LCK

4、的DFG-in與DFG-out構(gòu)象之間的轉(zhuǎn)換(DFG flip)進(jìn)行了分子動(dòng)力學(xué)模擬，成功地得到了flip的反應(yīng)軌跡。用局部構(gòu)象空間采樣與PMF(potential of mean force)計(jì)算得到了反應(yīng)軌跡中的自由能變化，說明ABL1比LCK更容易產(chǎn)生DFG-out構(gòu)象，這也與兩種激酶在結(jié)晶時(shí)的實(shí)驗(yàn)觀察是一致的。因此，用SBM方法研究激酶DFG flip有很高可行性，且效率較高。并且，結(jié)合我們所提出的非活性構(gòu)象預(yù)測(cè)方法，有望能夠預(yù)