激酶双靶点抑制剂的设计及Ⅱ型抑制剂解离通路的研究

【摘要】蛋白激酶是目前已知最大的蛋白超家族，518种激酶组成的约20多种激酶组占据人类基因组约1.7%的基因。激酶通过使ATP的γ磷酸基团转移到蛋白质底物上催化反应，从而参与调控多种重要的信号通路和细胞进程，包括翻译、增殖、分化、凋亡、新陈代谢、细胞周期和细胞骨架重组等。蛋白激酶的过度表达与多种疾病相关，如癌症高血压、帕金森氏病、炎症和自身免疫性疾病等。目前已有许多激酶药物通过FDA批准上市或已进入临床研究；与此同时，大量的激酶相关基础研究也取得了重大进展。单个靶点的特异性抑制剂并不能很好的解决由多个靶点调控的复杂疾病，并且单个靶点的抑制剂还较容易产生耐药性。本论文首先对六个激酶组成的四个激酶对，探索了采用基于分子对接的虚拟筛选寻找双靶点抑制剂的可行性。首先对每个激酶的多个晶体结构进行聚类分析，并基于有代表性的晶体结构进行了分子对接计算，计算结果表明分子对接对于单个靶点的抑制剂和非抑制剂有很好的区分能力；基于单个靶点的分子对接结果，我们又研究了基于分子对接的虚拟筛选对于双靶点抑制剂的筛选能力，结果显示分子对接能够有效过滤掉大部分的非抑制剂，并且对于其中两个激酶对的双靶点抑制剂能够较好的预测，但较高的假阳性率导致预测结果中双靶点抑制剂的富集率较低。在本论文的第二部分，我们采用伞形采样（UmbrellaSampling）和MM/GBSA的方法揭示了p38MAP激酶的II型抑制剂的解离通路。首先，采用常规分子动力学模拟对体系进行加热和平衡；然后，使用伞形采样把II型抑制剂从活性口袋中拉出，并用WHAM方法计算了平均力势能（PMF）；最后使用MM/GBSA来计算结合自由能以检验II型抑制剂是否已脱离口袋并且平衡。研究发现别构口袋的PMF与实验值更为接近，而且与从晶体结构得到的信息一致，因此，我们认为p38MAP激酶的II型抑制剂从别构口袋通道解离。MM/GBSA方法得到的结合自由能虽然与实验值有很大的差距，但是由于其在判断抑制剂是否已脱离结合口袋并平衡方面起到关键作用，因此，结合伞形采样和MM/GBSA方法是研究分子解离通道的一种有效的方法。
【作者】周顺晔；
【导师】侯廷军；
【作者基本信息】苏州大学，无机化学，2014，硕士
【关键词】激酶；虚拟筛选；分子对接；多靶点；选择性；Ⅱ型抑制剂；分子动力学模拟；伞形采样；MM/GBSA；

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