基于選擇性CDK9抑制劑的分子模擬研究.pdf

1、細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶(Cyclin-dependent kinases，CDK)9是CDKs家族中的一員，與其他大多CDKs不同的是，它不直接參與細(xì)胞周期調(diào)控，而是與細(xì)胞周期蛋白Cyclin T結(jié)合并激活，形成正性轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)因子b(positive transcription elongation factorb，P-TEFb)，繼而磷酸化RNA聚合酶Ⅱ，從而參與基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控，因此，CDK9被認(rèn)為是抗腫瘤、抗HIV、治療心肌肥大以及炎

2、癥的潛在靶標(biāo)。研究CDK9的選擇性抑制劑不論是對(duì)闡明CDK9的生物學(xué)功能，還是對(duì)建立更安全有效的臨床治療方案都具有重要意義。然而，由于CDKs家族在ATP結(jié)合位點(diǎn)具有高度保守性，設(shè)計(jì)和研發(fā)CDK的選擇性抑制劑一直是研究中的重點(diǎn)與難點(diǎn)。本文整合運(yùn)用了多種分子模擬手段，在已報(bào)道的大量CDK9抑制劑及蛋白晶體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，嘗試從多個(gè)角度來(lái)研究CDK9的選擇性抑制劑。本論文主要包括以下四部分內(nèi)容：第一章，先對(duì)蛋白激酶及CDK9的研究背景進(jìn)行了綜述

3、，同時(shí)介紹了激酶抑制劑研究中涉及的主要分子模擬策略及方法，尤其對(duì)分子模擬在研究選擇性激酶抑制劑的應(yīng)用上進(jìn)行了總結(jié)。第二章，通過(guò)虛擬篩選來(lái)獲得新型CDK9抑制劑，并進(jìn)一步從中尋找CDK9選擇性抑制劑。首先，基于已知CDK9抑制劑建立了貝葉斯分類模型，并結(jié)合晶體結(jié)構(gòu)揭示的受體-配體相互作用建立藥效團(tuán)模型，采用上述模型對(duì)Specs化合物庫(kù)進(jìn)行初篩，并通過(guò)分子對(duì)接進(jìn)一步篩選，優(yōu)選了46個(gè)化合物進(jìn)行生物活性評(píng)價(jià)。其中，8個(gè)分子在10-4M或10-

4、5M水平下單濃度抑制率大于50％;化合物C-33對(duì)CDK9及CDK2的IC50值分別為0.22μmol/L和3.5μmol/L，對(duì)CDK9表現(xiàn)出16倍的選擇性。第三章采用了多種分子模擬手段來(lái)研究CDK9的選擇性抑制劑，包括：定量結(jié)構(gòu)-選擇性關(guān)系(quantitative structure-selectivity relationship,QSSR)、蛋白-蛋白相互作用及變構(gòu)抑制作用研究。第一節(jié)在已有抑制劑的CDK9/2選擇性數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上

5、，建立了對(duì)外部測(cè)試集具有良好預(yù)測(cè)能力的2D-QSSR模型，并結(jié)合描述符分析，初步闡釋了特異性CDK9抑制劑的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，為CDK9抑制劑的分子設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了重要依據(jù);第二節(jié)，從已知的一類可能阻斷CyclinT1/Tat蛋白-蛋白相互作用(protein-protein interactions，PPIs)的小分子出發(fā)，通過(guò)分子對(duì)接，在新解析的人源超延伸復(fù)合物(super elongation complex，SEC)晶體上確定了這類

6、化合物可能的作用位點(diǎn)，再結(jié)合作用模式分析，對(duì)其中的活性化合物C3進(jìn)行片段替換和篩選，以期通過(guò)PPI的研究，獲得選擇性CDK9抑制劑;第三節(jié)，通過(guò)分子模擬建立了CDK9DFG-out構(gòu)象的3D結(jié)合腔模型，為后續(xù)2型抑制劑的分子設(shè)計(jì)和虛擬篩選提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，并通過(guò)CDKs中2型抑制劑結(jié)合腔的氨基酸序列比對(duì)和三維結(jié)構(gòu)比較，分析了2型CDK抑制劑呈現(xiàn)選擇性抑制作用的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。第四章，采用分子模擬技術(shù)，分析了課題組前期合成的抗腫瘤單吲哚酮類化合物