[發(fā)明專利]一種S-腺苷甲硫氨酸脫羧酶的藥物口袋及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410530674.2
• 申請(qǐng)日: 2014-10-10
• 公開（公告）號(hào): CN104357545A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉森;廖陳曾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 三峽大學(xué)
• 主分類號(hào): C12Q1/527
• 分類號(hào): C12Q1/527
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務(wù)所 42103
• 代理人: 蔣悅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，涉及S-腺苷甲硫氨酸脫羧酶(S-adenosylmethionine?decarboxylase；AdoMetDC)，具體涉及人源S-腺苷甲硫氨酸脫羧酶的的小分子抑制劑的篩選和設(shè)計(jì)口袋。

背景技術(shù)

蛋白質(zhì)是生物體的主要組成成分之一，是完成各種生命活動(dòng)的主要物質(zhì)。在各種蛋白質(zhì)中，蛋白酶對(duì)生命活動(dòng)至關(guān)重要，幾乎所有生物體內(nèi)的生化反應(yīng)過(guò)程都由蛋白酶進(jìn)行催化。生物體內(nèi)各種蛋白酶的活性具有嚴(yán)格的調(diào)控機(jī)制，一旦其調(diào)控機(jī)制出現(xiàn)問(wèn)題，造成蛋白酶的活性過(guò)高、過(guò)低或者是完全失活，都會(huì)造成相應(yīng)的各類疾病。因此，通過(guò)藥物來(lái)調(diào)控蛋白酶的活性，使其恢復(fù)和保持在正常水平，具有非常重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。以結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的藥物設(shè)計(jì)，是設(shè)計(jì)以蛋白質(zhì)為靶標(biāo)的藥物的一個(gè)非常重要的手段。

多胺(polyamines)是一類從氨基酸代謝產(chǎn)生的帶正電的陽(yáng)離子小分子，在所有生物體中都存在，對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)、分化、存活及正常生物學(xué)功能等都不可缺少。多胺帶多正電荷的特性，使它們能通過(guò)與帶負(fù)電荷的生物大分子(DNA、RNA、蛋白質(zhì)、細(xì)胞膜等)形成靜電作用，從而調(diào)控非常廣泛的生物學(xué)過(guò)程，包括染色體結(jié)構(gòu)形成、DNA合成與穩(wěn)定、DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯、蛋白質(zhì)磷酸化、核糖體生成、離子通道和膜表面受體的調(diào)控、自由基清除等。天然的多胺有很多種。在哺乳動(dòng)物中，天然存在的有三種，即putrescine(腐胺),spermidine(精脒),spermine.(精胺)，它們對(duì)哺乳動(dòng)物正常生長(zhǎng)和發(fā)育必不可少。由于多胺具有重要的生物學(xué)功能，其細(xì)胞內(nèi)水平受到嚴(yán)格的調(diào)控。在快速繁殖的細(xì)胞(如腫瘤細(xì)胞)中，多胺水平也會(huì)上升和失調(diào)。多胺水平升高，伴隨著細(xì)胞增殖加快、凋亡減少、以及腫瘤浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移相關(guān)基因的表達(dá)水平升高等。因此，多胺的調(diào)控，成為腫瘤治療和藥物研發(fā)中的一個(gè)重要手段。

AdoMetDC是多胺體內(nèi)合成的一個(gè)關(guān)鍵酶，對(duì)于精胺和精脒的合成至關(guān)重要，因?yàn)榫泛途叩陌北鶃?lái)源于AdoMetDC的脫羧反應(yīng)。因此，合成AdoMetDC抑制劑，抑制精胺和精脒的生成，是目前很受關(guān)注的一個(gè)腫瘤治療途徑。同時(shí)，由于病原微生物也需要維持正常的多胺水平，因此AdoMetDC抑制劑也成為針對(duì)病原微生物的一個(gè)重要藥物靶標(biāo)。

當(dāng)前，AdoMetDC的抑制劑MGBG(米托胍腙)已經(jīng)被用于臨床中的抗白血病治療和癌癥的化療輔助藥物。但MGBG會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的線粒體損傷，因此毒副作用非常大。AdoMetDC的抑制劑CGP?48664(SAM486A)已經(jīng)進(jìn)入I期和II期臨床評(píng)估。因此，開發(fā)出具有更好效果的AdoMetDC新型抑制劑具有重要意義和價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是確定AdoMetDC蛋白酶的新型藥物結(jié)合口袋，用于AdoMetDC的新型抑制劑篩選和設(shè)計(jì)。

本發(fā)明的技術(shù)方案是，以人源AdoMetDC的晶體結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，通過(guò)比較不同晶體結(jié)構(gòu)，并結(jié)合蛋白質(zhì)藥物口袋分析軟件，找出并確定可以用于藥物設(shè)計(jì)的結(jié)合口袋，并對(duì)該口袋進(jìn)行小分子藥物的篩選和驗(yàn)證。

按照以上方案，首先比較分析不同的人源AdoMetDC晶體結(jié)構(gòu)。由于人源AdoMetDC在轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程中，是一個(gè)單鏈的蛋白。在腐胺的結(jié)合下，發(fā)生自催化，在Glu67和Ser68間發(fā)生斷裂，形成alpha亞基和beta亞基兩條鏈，同時(shí)Ser68會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)對(duì)其活性至關(guān)重要的丙酮酰基。

本發(fā)明的技術(shù)方案是確定一個(gè)在Glu67和Ser68間的肽鍵斷裂后，Ser68轉(zhuǎn)變?yōu)楸；暗腶lpha亞基和beta亞基形成的口袋，作為新型AdoMetDC抑制劑篩選和設(shè)計(jì)的口袋。為了達(dá)到該目的，將PDB?ID為3DZ5的AdoMetDC晶體結(jié)構(gòu)中的第68位丙酮酰基，用PDB?ID為1JL0的AdoMetDC晶體結(jié)構(gòu)中的第68位色氨酸殘基進(jìn)行替代。替代前，將兩個(gè)晶體結(jié)構(gòu)在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分析軟件Pymol中進(jìn)行結(jié)構(gòu)比對(duì)，以使兩個(gè)結(jié)構(gòu)的原子坐標(biāo)一致，然后將PDB文件中第68位殘基對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)行進(jìn)行替換。這個(gè)經(jīng)過(guò)坐標(biāo)替換后的新的AdoMetDC結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

以上述結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，利用Pocket蛋白質(zhì)藥物口袋分析軟件，對(duì)Glu67和Ser68區(qū)域的口袋進(jìn)行了分析。通過(guò)Pocket軟件的輔助，我們確定了該區(qū)域的一個(gè)藥物設(shè)計(jì)口袋。該藥物設(shè)計(jì)口袋的示意圖如圖2所示。

本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)對(duì)象是人源AdoMetDc，但由于不同來(lái)源的AdoMetDC之間具有同源性，因此我們的抑制劑同樣能夠作用于其它非人源的AdoMetDC，以及其它的AdoMetDC的同功能蛋白酶。