PD1与PDL1/L2结合机制及PD1抑制剂设计研究
发布时间：2021-03-17 17:59
程序性细胞死亡蛋白1（PD1）及其同源配体程序性死亡配体（PDL）调控的信号通路在抗癌药物的研究中引起了广泛的关注。肿瘤细胞中PD1配体的过度表达抑制了机体的免疫系统,阻止免疫系统杀死肿瘤细胞。因此,阻断PD1与其同源配体的蛋白-蛋白相互作用（PPI）是肿瘤抗体免疫疗法治疗的基本思路之一。目前,FDA已经批准了几种靶向PD1/PDL1的药物（如Nivolumab和阿替唑单抗）,并有许多其他药物正在进行临床研究。不过,值得注意的是,所有这些药物（候选药物）都是单克隆抗体。与小分子药物相比,单克隆抗体具有固有的缺点,如:（1）不能口服;（2）不易透过肿瘤组织和生理屏障;（3）免疫原性高;（4）半衰期长,药代动力学不易控制;（5）需要冷链运输;（6）费用昂贵。无疑,开发针对PD1通路的小分子抑制剂具有重大的价值。遗憾的是,在肿瘤免疫治疗领域,小分子药物的发展远远落后于单克隆抗体药物,截止目前,还没有小分子抑制剂被FDA批准。之所以小分子抑制剂设计如此困难,原因可以归结为两方面。其一,对PD1/PDL的作用机制缺乏足够的认识。虽然近年来,已经获得了PD1单体以及PD1/PDL1复合物的结晶。但...
【文章来源】：广东药科大学广东省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传统FBDD方法抑制剂设计流程图
广东药科大学硕士研究生学位论文14图2-1所有体系分子动力学轨迹的RMSD曲线。（a）PD1/PDL1复合物中所有骨架原子的RMSD。（b）PD1/PDL2复合物中所有骨架原子的RMSD。Figure2-1TheRMSDsofmoleculardynamicstrajectoriesforallthecomplexsystems.(a)TheRMSDsofallthebackboneatomsinPD1/PDL1complex.(b)TheRMSDsofthebackboneatomsonPD1/PDL2complex.2.3结果与讨论2.3.1PD1结合PDL1时的构象变化及关键残基分析蛋白质骨架原子的均方根涨落（RMSF）可以揭示蛋白质各区域的柔韧性。平衡态时PD1蛋白和PDL1蛋白的骨架RMSF如图2-2所示。很明显的，PDL1蛋白单体的RMS曲线几乎与结合态的RMSF的曲线重叠，只有在N-端区域稍有增加。与PDL1不同，PD1蛋白多个区域的柔韧性表现出显著的差异。如图2-2a所示，BCloop、CC"loop和FGloop在结合PDL1蛋白后其RMSF值发生了不同程度的降低。这说明CC"loop和FGloop都参与了结合PDL1并被稳定，导致CC"loop和FGloop的柔韧性降低。有趣的是，BCloop远离结合界面，空间上不可能与PDL1结合，但是其RMSF值却大为降低。分析PD1的结构可以发现，序列上PD1经由C片层与CC"loop相连、空间上BCloop紧邻着FGloop。这说明，BCloop与CC’loop和FGloop之间具有很高相关性，CC’loop与FGloop的稳定间接导致BCloop被稳定。鉴于PD1蛋白在结合PDL1前后，多个区域稳定性发生了剧烈变化，我们对PD1的两种状态的构象进行了进一步分析。PD1单体状态和结合态的表面图展示在图2-2c。观察发现，CC"loop和FGloop会形成两个突起，并且这两个突起之间会形成一个疏水性口袋（图2-2c中的红色虚线框）。该口袋不仅在PD1单体状态维持的不错，在结合PDL1蛋白后也维持的很好（图2-2d）。口袋以及口袋周围FGloop和CC"的loop突起部分与PDL1
广东药科大学硕士研究生学位论文15的G片层上的几何结构互补，就像一个“夹子”紧紧夹住PDL1的G片层，从而拉住和稳定PDL1。因此，该口袋是PDL1结合的一个热点口袋。在最近的一份报告中，张增辉的团队通过能量分解以及计算丙氨酸突变也发现了这个口袋，并将其命名为M115口袋28。另一方面，当PD1与PDL1结合时，PD1的C"Dloop的柔性增加。这是一个非常复杂的现象。因此，有必要对C"Dloop进行详细的分析，以阐明其在结合机制中的作用。图2-2PD1/PDL1体系分子动力学轨迹的RMSF。右边是蛋白的二级结构示意图。（a）PD1单体（黑色），PD1结合PDL1后（红色）；（b）PDL1单体（黑色），PDL1结合PD1后（红色）。（c）PD1单体平衡态的表面示意图。（d）PD1/PDL1复合物平衡态时,PD1的表面示意图。Figure2-2TheRMSFsofmoleculardynamicstrajectoriesforPD1/PDL1system.Andtherepresentativesecondarystructureispresentedontheright.(a).monomerPD1(black),PD1in
本文编号：3087480
【文章来源】：广东药科大学广东省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传统FBDD方法抑制剂设计流程图
广东药科大学硕士研究生学位论文14图2-1所有体系分子动力学轨迹的RMSD曲线。（a）PD1/PDL1复合物中所有骨架原子的RMSD。（b）PD1/PDL2复合物中所有骨架原子的RMSD。Figure2-1TheRMSDsofmoleculardynamicstrajectoriesforallthecomplexsystems.(a)TheRMSDsofallthebackboneatomsinPD1/PDL1complex.(b)TheRMSDsofthebackboneatomsonPD1/PDL2complex.2.3结果与讨论2.3.1PD1结合PDL1时的构象变化及关键残基分析蛋白质骨架原子的均方根涨落（RMSF）可以揭示蛋白质各区域的柔韧性。平衡态时PD1蛋白和PDL1蛋白的骨架RMSF如图2-2所示。很明显的，PDL1蛋白单体的RMS曲线几乎与结合态的RMSF的曲线重叠，只有在N-端区域稍有增加。与PDL1不同，PD1蛋白多个区域的柔韧性表现出显著的差异。如图2-2a所示，BCloop、CC"loop和FGloop在结合PDL1蛋白后其RMSF值发生了不同程度的降低。这说明CC"loop和FGloop都参与了结合PDL1并被稳定，导致CC"loop和FGloop的柔韧性降低。有趣的是，BCloop远离结合界面，空间上不可能与PDL1结合，但是其RMSF值却大为降低。分析PD1的结构可以发现，序列上PD1经由C片层与CC"loop相连、空间上BCloop紧邻着FGloop。这说明，BCloop与CC’loop和FGloop之间具有很高相关性，CC’loop与FGloop的稳定间接导致BCloop被稳定。鉴于PD1蛋白在结合PDL1前后，多个区域稳定性发生了剧烈变化，我们对PD1的两种状态的构象进行了进一步分析。PD1单体状态和结合态的表面图展示在图2-2c。观察发现，CC"loop和FGloop会形成两个突起，并且这两个突起之间会形成一个疏水性口袋（图2-2c中的红色虚线框）。该口袋不仅在PD1单体状态维持的不错，在结合PDL1蛋白后也维持的很好（图2-2d）。口袋以及口袋周围FGloop和CC"的loop突起部分与PDL1
广东药科大学硕士研究生学位论文15的G片层上的几何结构互补，就像一个“夹子”紧紧夹住PDL1的G片层，从而拉住和稳定PDL1。因此，该口袋是PDL1结合的一个热点口袋。在最近的一份报告中，张增辉的团队通过能量分解以及计算丙氨酸突变也发现了这个口袋，并将其命名为M115口袋28。另一方面，当PD1与PDL1结合时，PD1的C"Dloop的柔性增加。这是一个非常复杂的现象。因此，有必要对C"Dloop进行详细的分析，以阐明其在结合机制中的作用。图2-2PD1/PDL1体系分子动力学轨迹的RMSF。右边是蛋白的二级结构示意图。（a）PD1单体（黑色），PD1结合PDL1后（红色）；（b）PDL1单体（黑色），PDL1结合PD1后（红色）。（c）PD1单体平衡态的表面示意图。（d）PD1/PDL1复合物平衡态时,PD1的表面示意图。Figure2-2TheRMSFsofmoleculardynamicstrajectoriesforPD1/PDL1system.Andtherepresentativesecondarystructureispresentedontheright.(a).monomerPD1(black),PD1in
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