一種適用于brd4蛋白抑制劑的活性預(yù)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種適用于BRD4蛋白抑制劑的活性預(yù)測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，腫瘤成為全球范圍內(nèi)導(dǎo)致人類死亡的主要原因之一。腫瘤普遍具有總體治愈率低且復(fù)發(fā)率高等特點(diǎn)，因此預(yù)防、治療以及抑制腫瘤復(fù)發(fā)具有重要的科研價值，實(shí)現(xiàn)腫瘤的預(yù)防和治愈具有相當(dāng)?shù)木o迫性和挑戰(zhàn)性。
[0003]表觀遺傳調(diào)控的異常是導(dǎo)致腫瘤發(fā)生的重要因素之一。最新研究發(fā)現(xiàn)，BRD4蛋白介導(dǎo)的表觀遺傳異常與癌基因的過表達(dá)密切相關(guān)，并與癌細(xì)胞的生長增殖關(guān)系密切。BRD4是Bromo and extra C-terminal domain (BET)蛋白家族的一員，由于在抗腫瘤方面的潛在價值，引起了各大制藥公司和科研機(jī)構(gòu)的極大關(guān)注。BET蛋白也稱為表觀遺傳識別蛋白，可以識別細(xì)胞組蛋白中的表觀遺傳學(xué)信息變化，并傳遞激發(fā)細(xì)胞分裂等的信號。以白血病為例，血細(xì)胞內(nèi)BET蛋白的基因突變會干擾這種信號傳輸，導(dǎo)致病變細(xì)胞不受控制地分裂，從而損害人體的組織器官。BRD3/BRD4的Bromodomain編碼區(qū)與NUT (睪丸中的核蛋白)基因染色質(zhì)易位形成BRD-NUT融合型原癌基因是中線癌的發(fā)病機(jī)理所在，也是目前BRD4蛋白參與腫瘤發(fā)病過程的直接證據(jù)。同時研究也發(fā)現(xiàn)，在造血系統(tǒng)性癌癥包括AML，Burkitt淋巴瘤，多發(fā)性骨髓瘤以及B細(xì)胞急性淋巴性白血病的模型中，通過干擾BRD4在MYC位點(diǎn)上的結(jié)合而直接將MYC沉默。由于已知各種MYC的異構(gòu)體是細(xì)胞增殖和存活的重要調(diào)節(jié)因子，而且MYC是在許多癌癥中過量表達(dá)的一個可能的癌基因，因此Bromodomain拮抗性也首次為針對MYC驅(qū)動的腫瘤生成提供了一個作用機(jī)會。近期還發(fā)現(xiàn)BRD4在病毒基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控中也扮演了重要角色，并且與病毒瘤的發(fā)病機(jī)制存在一定聯(lián)系。這些研究結(jié)果說明BRD4與多種腫瘤存在密切聯(lián)系，尤其在一些至今難以治愈或者尚無有效治療手段的腫瘤中具有重要作用，其與腫瘤關(guān)系的研究為腫瘤治療提供了新的策略。通過作用于BRD4蛋白Bromodomain結(jié)構(gòu)域的小分子化合物，干擾Bromodomain結(jié)構(gòu)域與乙酰化賴氨酸的特異性結(jié)合,影響腫瘤細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)和其它細(xì)胞過程，可以實(shí)現(xiàn)對腫瘤的靶向治療。因此，BRD4蛋白是一個非常有前景的表觀遺傳新祀點(diǎn)，而作用于BRD4蛋白Bromodomain結(jié)構(gòu)域的小分子抑制劑在腫瘤研究中也有著廣闊的應(yīng)用前景，而且有可能從中開發(fā)出新型抗腫瘤藥物。
[0004]已報道了一系列BRD4蛋白的選擇性抑制劑，所有抑制劑都通過一種均通過實(shí)驗(yàn)方法獲得體外蛋白抑制活性，實(shí)驗(yàn)方法幫助我們確定抑制劑的最終活性。實(shí)際在抑制劑發(fā)現(xiàn)過程中，受到實(shí)驗(yàn)條件的限制，并非所有的抑制劑均有必要進(jìn)行最終的活性測定，因而往往需要提前預(yù)測其活性，以確定是否需要對基于人的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計的抑制劑進(jìn)行進(jìn)一步的化學(xué)合成或者實(shí)驗(yàn)測試。因此建立一種適用于BRD4蛋白抑制劑的“事前”生物活性預(yù)測或者評價方法，對于節(jié)約研發(fā)成本和提高研發(fā)效率具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的是提供一種適用于BRD4蛋白抑制劑的活性預(yù)測或者評價方法，該方法能夠?yàn)锽RD4蛋白抑制劑的發(fā)現(xiàn)提供技術(shù)支持。
[0006]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)，具體步驟包括:
[0007](I)獲得多個現(xiàn)有BRD4抑制劑的晶體復(fù)合物結(jié)構(gòu)；
[0008](2)對所有晶體復(fù)合物進(jìn)行分子動力學(xué)模擬，提取動力學(xué)模擬軌跡中的平均結(jié)構(gòu)；
[0009](3)計算步驟(2)步中提取的每個軌跡中平均結(jié)構(gòu)的絕對結(jié)合自由能；
[0010](4)生成自由能量值和實(shí)驗(yàn)測試活性值(實(shí)驗(yàn)測試活性通過公式[-L0G(實(shí)際測試活性值)]轉(zhuǎn)換為PIC50值)之間的線性擬合函數(shù)，二者之間的擬合曲線和擬合函數(shù)如圖1所示；
[0011](5)采用分子對接法獲得未知實(shí)驗(yàn)測試活性抑制劑和BRD4蛋白的結(jié)合方式信息，建立類似于步驟(2)的分子動力學(xué)模擬用分子體系，重復(fù)步驟(2)和步驟(3)，得到未知實(shí)驗(yàn)測試活性抑制劑的結(jié)合自由能值；
[0012](6)基于步驟(4)中的擬合函數(shù)預(yù)測未知實(shí)驗(yàn)測試活性抑制劑的活性。
[0013]采用這種方法，可以快速有效的實(shí)現(xiàn)未知活性抑制劑的預(yù)測，對BRD4抑制劑的活性進(jìn)行有效評估，加快BRD4抑制劑的發(fā)現(xiàn)速度。
【附圖說明】
[0014]圖1是BRD4抑制劑的結(jié)合自由能值和活性值之間的擬合曲線以及擬合函數(shù)。
【具體實(shí)施方式】
[0015]實(shí)施例
[0016]所用軟件如下:
[0017]1、Autodock分子對接軟件；
[0018]2、GROMCS分子動力學(xué)模擬軟件；
[0019]本實(shí)施例對已知抑制劑IBET151的活性進(jìn)行了預(yù)測，其包括如下步驟:
[0020](I)采用分子對接獲得IBET151和BRD4蛋白的結(jié)合方式信息；
[0021](2)在步驟(I)基礎(chǔ)上，建立分子動力學(xué)模擬分子體系；
[0022](3)進(jìn)行10納秒分子動力學(xué)模擬，提取動力學(xué)平衡階段的平均結(jié)構(gòu)；
[0023](4)采用MM-PBSA方法計算平均結(jié)構(gòu)的結(jié)合自由能；
[0024](5)基于結(jié)合自由能值，通過擬合函數(shù)預(yù)測IBET151的抑制活性。
[0025]預(yù)測活性的準(zhǔn)確性評價如下:
[0026]計算預(yù)測活性和實(shí)驗(yàn)測試活性之間的差值，二者相差10倍以內(nèi)或者活性值在同一數(shù)量級均表示預(yù)測具有實(shí)際的參考價值。本實(shí)施例中IBET151的預(yù)測活性為322納摩爾，實(shí)驗(yàn)測試活性為794納摩爾，二者相差10倍以內(nèi)且數(shù)值位于同一數(shù)量級。
【主權(quán)項】
1.一種適用于BRD4蛋白抑制劑的活性預(yù)測方法，具體步驟包括: (1)獲得多個現(xiàn)有BRD4抑制劑的晶體復(fù)合物結(jié)構(gòu)； (2)對所有晶體復(fù)合物進(jìn)行分子動力學(xué)模擬，提取動力學(xué)模擬軌跡中的平均結(jié)構(gòu)； (3)計算步驟(2)步中提取的每個軌跡中平均結(jié)構(gòu)的絕對結(jié)合自由能； (4)生成自由能量值和實(shí)驗(yàn)測試活性值(實(shí)驗(yàn)測試活性通過公式[-LOG(實(shí)際測試活性值)]轉(zhuǎn)換為PIC50值)之間的線性擬合函數(shù)，二者之間的擬合曲線和擬合函數(shù)如圖1所示; (5)采用分子對接法獲得未知實(shí)驗(yàn)測試活性抑制劑和BRD4蛋白的結(jié)合方式信息，建立類似于步驟(2)的分子動力學(xué)模擬用分子體系，重復(fù)步驟(2)和步驟(3)，得到未知實(shí)驗(yàn)測試活性抑制劑的結(jié)合自由能值； (6)基于步驟(4)中的擬合函數(shù)預(yù)測未知實(shí)驗(yàn)測試活性抑制劑的活性。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種適用于BRD4蛋白抑制劑的活性預(yù)測方法。采用分子對接和分子動力學(xué)模擬手段建立了一種在未知抑制劑活性情況下的“事前”活性評價方法，這種方法在BRD4抑制劑發(fā)現(xiàn)和進(jìn)行分子設(shè)計的早期具有加快抑制劑甄別速度的重要作用，對于節(jié)約研發(fā)成本和提高研發(fā)效率具有重要意義。
【IPC分類】G06F19/16
【公開號】CN105205346
【申請?zhí)枴緾N201410298339
【發(fā)明人】冉挺, 陸旖, 張智敏
【申請人】中國藥科大學(xué)
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2014年6月25日