一種適用于brd4蛋白抑制劑的篩選模型的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種適用于BRD4蛋白抑制劑的篩選模型。
【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，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，實現(xiàn)腫瘤的預(yù)防和治愈具有相當?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密切相關(guān)，并與癌細胞的生長增殖關(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，可以識別細胞組蛋白中的表觀遺傳學(xué)信息變化，并傳遞激發(fā)細胞分裂等的信號。以白血病為例，血細胞內(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細胞急性淋巴性白血病的模型中，通過干擾BRD4在MYC位點上的結(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?；嚢彼岬奶禺愋越Y(jié)合,影響腫瘤細胞內(nèi)的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)和其它細胞過程，可以實現(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，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，這些抑制劑通過基于結(jié)構(gòu)的分子設(shè)計、高通量篩選、基于實驗技術(shù)的分子碎片篩選等方法發(fā)現(xiàn)。近年來，基于計算機技術(shù)的虛擬篩選方法已經(jīng)成功應(yīng)用于蛋白靶向抑制劑的發(fā)現(xiàn)，這一技術(shù)較前述的三種方法在蛋白抑制劑的發(fā)現(xiàn)速度上有極大的提高，旨在縮小BRD4抑制劑的搜尋范圍，同時經(jīng)驗表明這一技術(shù)在篩選已知結(jié)構(gòu)的成功率等指標的控制上能夠達到或者高于實驗技術(shù)的要求。因此建立一種適用于BRD4蛋白抑制劑的虛擬篩選方法，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蛋白抑制劑的虛擬篩選方法，該方法能夠為BRD4蛋白抑制劑的發(fā)現(xiàn)提供有力的工具。
[0006]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案來實現(xiàn)，具體步驟包括:
[0007](1)獲得多個現(xiàn)有BRD4抑制劑的晶體復(fù)合物結(jié)構(gòu)，并通過分子疊合算法將所有晶體結(jié)構(gòu)置于同一坐標體系下；
[0008](2)以抑制劑的重心為坐標中心定義12埃米范圍內(nèi)的氨基酸為參與蛋白-抑制劑相互作用的結(jié)合位點殘基。
[0009](3)利用Ludi方法探測所有晶體復(fù)合物中結(jié)合位點殘基周圍抑制劑的親脂性原子的分布，并以天藍色實心圓點(疏水中心)和球形在三維空間分別描述實際坐標和分布范圍；
[0010](4)利用Ludi方法探測所有晶體復(fù)合物中結(jié)合位點殘基中極性原子的分布，并定義這些原子為氫鍵作用位點，并在步驟(3)所采用的坐標體系下以綠色實心圓點描述氫鍵受體位點的實際坐標，并在步驟(3)所采用的坐標體系下以紫色實心圓點描述氫鍵受體位點的實際坐標，以相同顏色的箭頭描述對應(yīng)氫鍵的方向；
[0011](5)利用基于密度的方法，對步驟(3)和步驟(4)中的實心圓點和箭頭進行聚類，以各聚類中心用于描述活性位點親脂性和極性原子分布，得到蛋白-抑制劑相互作用的模型，模型中各聚類中心的相對空間位置如圖1所示；
[0012](6)利用步驟(5)得到的相互作用模型對免費或者商業(yè)多樣性分子庫中的化合物進行虛擬篩選，以與模型匹配程度較高的化合物作為虛擬篩選的命中分子。
[0013](7)利用實驗方法對步驟￠)中篩選得到的部分分子進行生物活性測試。
[0014]采用這種方法，可以快速發(fā)現(xiàn)具有潛在BRD4抑制活性的分子，加快BRD4抑制劑的發(fā)現(xiàn)速度。
【附圖說明】
[0015]圖1表示相互作用模型中各聚類中心的相對空間位置。
[0016]圖2表示【具體實施方式】部分中所涉及的分子X1、X2、X3、X4。
【具體實施方式】
[0017]實施例
[0018]所用軟件如下:
[0019]1、Discovery Stud1 ；
[0020]2'Excel;
[0021]本實施例對Chembridge商業(yè)分子庫(含進行了虛擬篩選，其包括如下步驟:
[0022](1)下載Chembridge商業(yè)分子庫；
[0023](2)為分子庫中每個化合物分別生成250個低能構(gòu)象；
[0024](3)采用Discovery Stud1中計算模塊對相互作用模型與步驟(2)中生成的構(gòu)象進行匹配；
[0025](4)獲取匹配程度排名靠前的化合物作為虛擬篩選命中化合物；
[0026]虛擬篩選的有效性評價如下:
[0027]選擇與模型匹配程度排名前100的部分化合物進行生物活性測試，結(jié)果顯示其中1個化合物為已知報道的BRD4抑制劑XI，多個化合物(例如X2，X3，X4)具有已報道抑制劑的骨架結(jié)構(gòu)，如圖2所示，這表明建立的相互作用模型具有一定篩選能力，可用于BRD4抑制劑虛擬篩選。
【主權(quán)項】
1.一種適用于BRD4蛋白抑制劑的虛擬篩選方法，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)，并通過分子疊合算法將所有晶體結(jié)構(gòu)置于同一坐標體系下； (2)以抑制劑的重心為坐標中心定義12埃米范圍內(nèi)的氨基酸為參與蛋白-抑制劑相互作用的結(jié)合位點殘基。 (3)利用Ludi方法探測所有晶體復(fù)合物中結(jié)合位點殘基周圍抑制劑的親脂性原子的分布，并以實心圓點(疏水中心)在三維空間進行描述分布范圍，實心圓點間的密度為1埃米; (4)利用Ludi方法探測所有晶體復(fù)合物中結(jié)合位點殘基中極性原子的分布，并定義這些原子為氫鍵作用位點，并在步驟(3)所采用的坐標體系下以實心圓點描述氫鍵位點的實際坐標，以箭頭描述氫鍵的方向； (5)利用基于密度的方法，對步驟(3)和步驟(4)中的實心圓點和箭頭進行聚類，以各聚類中心用于描述活性位點親脂性和極性原子分布，得到蛋白-抑制劑相互作用的模型，模型中各聚類中心的相對空間位置如圖1所示； (6)利用步驟(5)得到的相互作用模型對免費或者商業(yè)多樣性分子庫中的化合物進行虛擬篩選，以與模型匹配程度較高的化合物作為虛擬篩選的命中分子。 (7)利用實驗方法對步驟￠)中篩選得到的部分分子進行生物活性測試。2.權(quán)利要求1中步驟(5)所示的相互作用模型，含有1個氫鍵受體，3個疏水中心。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種適用于BRD4蛋白抑制劑的虛擬篩選方法?；诨钚晕稽c周圍配體親脂性原子和蛋白極性原子的分布建立了蛋白-抑制劑相互作用模型(1個氫鍵受體，3個疏水中心)，并利用這種模型進行虛擬篩選，發(fā)現(xiàn)了多個已知結(jié)構(gòu)的BRD4抑制劑。這種方法能夠大大縮小BRD4抑制劑的搜尋范圍，具有加快抑制劑發(fā)現(xiàn)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】CN105303066
【申請?zhí)枴緾N201410298305
【發(fā)明人】冉挺, 陸旖, 張智敏
【申請人】中國藥科大學(xué)
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2014年6月25日