针对胰腺癌基于变构知识的全新药物靶标发现和药物筛选

发布时间：2020-06-26 13:44

【摘要】：变构调节是快速、有效的蛋白功能调节方式。变构调节剂结合到变构位点诱导蛋白构象变化,导致蛋白功能变化。小分子变构调节剂,因结合在变构位点,变构药物具有高选择性、低毒性的优势。大分子变构调节剂如蛋白质,通过蛋白-蛋白相互作用,在细胞代谢和信号转导通路中通过变构效应发挥重要功能。因此,充分利用变构调节成为药物靶标发现以及药物研发的重要策略。本文第一部分通过计算生物学方法,建立第三版变构数据库,对变构概念和机制加深理解,为后续变构药物设计和变构靶点识别提供理论基础和研究工具。第二部分通过结构生物学、药物设计学等方法,识别胰腺癌中全新药物靶标及建立变构药物筛选体系,为胰腺癌治疗提供新策略。胰腺癌是一种消化道恶性肿瘤。胰腺导管腺癌(PDAC)占其90%,是预后最差的恶性肿瘤之一。实验和临床数据揭示胞内磷脂酰肌醇激酶(PI3K)和钙传感器钙调蛋白(CaM)调节KRas,对PDAC形成起重要作用。另外,变构蛋白SIRT3是一种主要存在于线粒体的去乙酰化酶,是胰腺癌中一个重要药物靶标。第二章中,本文发现胰腺癌中基于KRas/PI3Kα/CaM三元复合物的全新药物靶标,精确阐明PI3Kα/CaM通过变构相互作用,协调KRas,诱导PDAC形成的机制。PI3K由调节亚基p85和催化亚基p110构成。采用核磁共振方法作为主要手段,发现PI3Kαp85的cSH2结构域能够特异性结合CaM,两者在结合过程中发生较大程度构象变化,存在变构相互作用并可能存在多个相互作用模式。在胰腺癌中,PI3K p85的SH2结构域与CaM相互作用,通过该相互作用消除了p85调节亚基对p110催化亚基的自抑制,并结合KRas突变后的持续激活作用,导致PI3K过度激活,促进细胞增殖,诱发胰腺癌。第三章中,在胰腺癌中靶向变构蛋白SIRT3,建立药物筛选系统并进行变构药物筛选。利用SIRT3去乙酰化功能以及游离荧光基团香豆素能在360nm波长下被激发,发射460nm波长荧光的原理。通过对底物、辅酶、蛋白浓度条件摸索,建立了高效稳定的反应体系,用于后续小分子调节剂的筛选。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R735.9
【图文】：

变构蛋白,不同种属

图 1. 变构蛋白在不同种属以及不同蛋白种类中的分布[16]Figure 1. allosteric protein distribution in various organisms and protein species[16]1.1 小分子-蛋白相互作用中的变构调节变构蛋白的鉴定，即是变构位点的识别，也就是探索能够影响活性位点功能的位点。般来说，蛋白活性位点区域的残基比较保守，并且具有较高同源性，非常容易识别，比如: Kras 蛋白的 GTP 结合位点[17]、Sirt 3 的催化位点[18]等。而变构位点的残基则具有多样性，即使在同个蛋白质家族中，每个亚型的变构位点也不同[19, 20]。变构调节剂和活性位点调节剂相比，具有不可替代的优势。首先，变构位点具有很高的多样性，使得结合变构位点的小分子具有高选择性; 其次，变构调节

变构,激酶,蛋白,钙调蛋白

蛋白-蛋白相互作用可以被变构调节剂调控, 变构调节剂结合在远离蛋白-蛋白相互作用界面的位点，影响蛋白复合物的形成[35]。如钙调蛋白（calmodulin，CaM），是体内重要的钙离子感应器，通过与其靶蛋白结合，其复合物在多种生理功能中发挥重要的作用[36, 37]，钙离子是钙调蛋白的变构调节剂。钙调蛋白与其配体蛋白结合呈现钙依赖的行为，即钙离子存在的情况下，才能够发生相互作用[35]。2. 蛋白-蛋白相互作用研究概述蛋白质在细胞生物过程中发挥重要作用，包括基因表达、细胞生长、增殖、形态学、运动性、细胞间通讯和凋亡。细胞要时刻应对无数外界刺激，因此蛋白

【相似文献】