基于蛋白激酶CK2和PAK4结构的小分子抑制剂的设计及筛选

【摘要】蛋白激酶CK2和PAK4都是高度保守的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，它们与多种细胞活动密切相关并且在多种肿瘤中过度表达，已成为多种癌症治疗的重要靶点，因此，开发其小分子抑制剂具有重要意义。在本论文中，我们首先采用分子对接、分子动力学模拟以及结合自由能计算等计算方法研究了蛋白激酶CK2与其小分子抑制剂CX-4945及其一系列的衍生物间的相互作用。利用分子对接预测的结合构象，我们选取了10个小分子抑制剂进行了分子动力学模拟以及MM/PBSA和MM/GBSA结合自由能计算，结果显示这10个小分子抑制剂的结合能与其实验值之间具有较好的相关性（r2=0.78），且范德华相互作用对于总的能量贡献最大。通过结合自由能分解分析，发现残基K68对于抑制剂与蛋白激酶之间的静电相互作用非常重要。而且许多残基与抑制剂之间形成了较强的范德华相互作用，重要的残基包括L45、V53、V66、F113、M163和I174等。最后，我们又设计了一系列新的CX-4945衍生物，并且利用分子对接和MM/PBSA方法分别预测了这些化合物与CK2间的亲和力，发现多个衍生物能和CK2形成更强的相互作用。我们的研究结果将有助于合理设计新型有效的CK2抑制剂。为了寻找PAK4的小分子抑制剂，我们采用Glide对接方法筛选了ChemBridge和Specs化合物数据库中的100多万个化合物，通过REOS规则过滤和聚类分析最终选出并购买了148个化合物进行活性评价。结果表明有7个化合物具有相对较好的激酶抑制活性，随后在对人胃癌细胞和胰腺癌细胞活性的测试中发现有2个化合物表现较好，其IC50值都在15μM左右。这两个化合物有望成为治疗PAK4相关性癌症的先导化合物，同时也为PAK4小分子抑制剂的设计和改造提供了基础。
【作者】王绪文；
【导师】侯廷军；
【作者基本信息】苏州大学，生物化学与分子生物学，2014，硕士
【关键词】CK2抑制剂；PAK4抑制剂；分子对接；虚拟筛选；分子动力学模拟；MM/GBSA；MM/PBSA；自由能计算；自由能分解；

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