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论文所研究的两个靶蛋白均属于酪氨酸激酶受体,在结构和序列上具有极高的相似性。其中,VEGFR2为血管内皮生长因子受体2,是抑制肿瘤细胞增殖和转移的有效靶标。CSF1R为集落刺激因子1受体,是靶向巨噬细胞研究最成熟的靶点之一,在多种肿瘤中高表达。作用于这两个靶点能起到肿瘤抑制作用。且现已批准的酪氨酸激酶抑制剂为多靶点激酶抑制剂,虽然它们具有良好的治疗效果,但已知有严重的不良反应及毒副作用。所以,从具有已知药代动力学和毒副作用信息的已批准药物出发,寻找更有效且毒副作用更小的VEGFR2和CSF1R抑制剂具有重要意义。因而论文基于药物重新定位的思想,主要使用虚拟筛选,分子对接,分子动力学模拟和量子化学计算等方法,从FDA已批准的药物数据库中拟寻找靶向VEGFR2和CSF1R的双重抑制剂,并阐述潜在抑制剂与靶蛋白之间的相互作用。
本文的主要研究内容和结果:
①通过虚拟筛选及验证性分子对接从Drugbank数据库中获得了五种FDA批准药物作为VEGFR2的潜在抑制剂。又通过反向对接方法对PDB数据库中的受体酪氨酸激酶进行筛选,结果表明CSF1R可能是这五种FDA已批准药物能够同时作用的另一个激酶靶点。其中,有文献研究表明包括Vilazodone(精神病治疗药物),Pranlukast(哮喘治疗药物)和Zafirlukast(哮喘治疗药物)在内的三种化合物具有抗肿瘤作用,但尚无其他两种化合物Antrafenine(镇痛和抗炎药)和Iloperidone(精神病治疗药物)的抗肿瘤研究数据。
②VEGFR2与CSF1R的保守序列和活性区域极为相似,都具有一个通道式的疏水空腔,疏水空腔可以划分为三个重要区域,即疏水腔Ⅰ,连接区和疏水腔Ⅱ。五种FDA已批准药物的最高得分对接构象和基于ONIOM方法的优化构象表明,五个化合物均能在靶蛋白的疏水腔中稳定结合。
③根据相互作用能,当五种潜在抑制剂与VEGFR2相互作用时,均显示出比Sorafenib更稳定的相互作用,Sorafenib是靶向VEGFR2的已上市药物。同时,Zafirlukast与VEGFR2的相互作用最稳定,而Iloperidone与VEGFR2的相互作用最弱。当五种潜在抑制剂与CSF1R相互作用时,Antrafenine,Iloperidone和Zafirlukast的相互作用能优于参考配体,Pranlukast和Vilazodone略差于参考配体。
④根据配体与靶蛋白结合位置分析,当配体与VEGFR2作用时,Pranlukast和Vilazodone的结合姿势与Sorafenib相似,而Antrafenine和Zafirlukast的作用位置不同于Sorafenib,这主要是由于它们各自环结构取向的差异。当配体与CSF1R作用时,Antrafenine,Iloperidone,Pranlukast和Vilazodone与参考配体的作用位置几乎一致。而Zafirlukast则更多地结合在疏水腔II和连接区。这些作用位置的差别也体现在了相互作用能的差别上。
⑤根据分子间形成的非键相互作用分析,当五种FDA已批准药物与VEGFR2相互作用时,配体与三个关键氨基酸残基Glu-885,Cys-919和Asp-1046形成氢键相互作用。Lys-868和Phe-1047在稳定构象形成非键相互作用中也起重要作用。当与CSF1R相互作用时,五种潜在抑制剂能通过与氨基酸残基Glu-664,Cys-666和Phe-797形成氢键相互作用而稳定结合。pi-pi相互作用是除氢键相互作用外的另一种重要的非键相互作用,它们能与Lys-616,Glu-633,Met-637,Tyr-665和Phe-797形成pi-pi相互作用,主要由于它们都具有不止一个环状结构。
这些结果表明筛选得到的五种FDA已批准药物具有较大的可能开发成为VEGFR2和CSF1R抑制剂,且理论研究结果也有助于开发新型有效的抗血管生成和靶向巨噬细胞抑制剂。
本文的主要研究内容和结果:
①通过虚拟筛选及验证性分子对接从Drugbank数据库中获得了五种FDA批准药物作为VEGFR2的潜在抑制剂。又通过反向对接方法对PDB数据库中的受体酪氨酸激酶进行筛选,结果表明CSF1R可能是这五种FDA已批准药物能够同时作用的另一个激酶靶点。其中,有文献研究表明包括Vilazodone(精神病治疗药物),Pranlukast(哮喘治疗药物)和Zafirlukast(哮喘治疗药物)在内的三种化合物具有抗肿瘤作用,但尚无其他两种化合物Antrafenine(镇痛和抗炎药)和Iloperidone(精神病治疗药物)的抗肿瘤研究数据。
②VEGFR2与CSF1R的保守序列和活性区域极为相似,都具有一个通道式的疏水空腔,疏水空腔可以划分为三个重要区域,即疏水腔Ⅰ,连接区和疏水腔Ⅱ。五种FDA已批准药物的最高得分对接构象和基于ONIOM方法的优化构象表明,五个化合物均能在靶蛋白的疏水腔中稳定结合。
③根据相互作用能,当五种潜在抑制剂与VEGFR2相互作用时,均显示出比Sorafenib更稳定的相互作用,Sorafenib是靶向VEGFR2的已上市药物。同时,Zafirlukast与VEGFR2的相互作用最稳定,而Iloperidone与VEGFR2的相互作用最弱。当五种潜在抑制剂与CSF1R相互作用时,Antrafenine,Iloperidone和Zafirlukast的相互作用能优于参考配体,Pranlukast和Vilazodone略差于参考配体。
④根据配体与靶蛋白结合位置分析,当配体与VEGFR2作用时,Pranlukast和Vilazodone的结合姿势与Sorafenib相似,而Antrafenine和Zafirlukast的作用位置不同于Sorafenib,这主要是由于它们各自环结构取向的差异。当配体与CSF1R作用时,Antrafenine,Iloperidone,Pranlukast和Vilazodone与参考配体的作用位置几乎一致。而Zafirlukast则更多地结合在疏水腔II和连接区。这些作用位置的差别也体现在了相互作用能的差别上。
⑤根据分子间形成的非键相互作用分析,当五种FDA已批准药物与VEGFR2相互作用时,配体与三个关键氨基酸残基Glu-885,Cys-919和Asp-1046形成氢键相互作用。Lys-868和Phe-1047在稳定构象形成非键相互作用中也起重要作用。当与CSF1R相互作用时,五种潜在抑制剂能通过与氨基酸残基Glu-664,Cys-666和Phe-797形成氢键相互作用而稳定结合。pi-pi相互作用是除氢键相互作用外的另一种重要的非键相互作用,它们能与Lys-616,Glu-633,Met-637,Tyr-665和Phe-797形成pi-pi相互作用,主要由于它们都具有不止一个环状结构。
这些结果表明筛选得到的五种FDA已批准药物具有较大的可能开发成为VEGFR2和CSF1R抑制剂,且理论研究结果也有助于开发新型有效的抗血管生成和靶向巨噬细胞抑制剂。