Name: 를 통해 교체 단백질 - 단백질 상호 작용의 억제제의 개발 : 설계 및 개발 비 ATP 경쟁 CDK 억제제에 응용 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-10-26T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 33 s
Description: 배우세요 단백질-단백질 상호작용 억제제 개발을 위한 REPLACE 전략을 계산화학과 합성 화학을 결합하여 펩타이드 억제제를 약물 유사 분자로 전환하는 방법을 탐구하세요.

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세포 배양에 도움을 주신 Douglas Pittman 박사님과 Michael Wyatt 박사님, 결합 분석 개발에 도움을 주신 Wyatt 박사님과 Erin Anderson 씨에게 감사드립니다. 질량 분석법을 지원한 사우스 캐롤라이나 대학교 화학 및 생화학과의 Mike Walla와 Bill Cotham, NMR 분광법을 제공한 Helga Cohen과 Perry Pellechia 박사에게 감사드립니다. 이 연구는 미국 국립보건원(National Institutes of Health)의 연구 프로젝트 보조금 5R01CA131368을 통해 자금을 지원받았습니다.

잠재적 인 작은 분자 모자를 씌우는 그룹 1. 전산 확인 주 : 원칙적으로, 도킹 또는 pharmacophore 검색 방법의 다양한 잠재적 캡핑 그룹을 예측하는데 사용될 수있다. 바꿀 계산 연구의 주 목적은 치환 된 아미노산의 기능과 상호 작용을 유지하는 작은 분자를 확인하는 것이다. <ol><li> LigandFit 도킹 프로토콜 (14)의 검증 </li></ol> 주 : 이전의 연구에서, 도킹 방법 (LigandFit 15, 분자 모델링 프로그램 스위트 모듈 디스커버리 스튜디오 3.0)이 알고리즘은 공지 Ncaps의 결합 모드를 재현하기 위해 결과가 얻어지는 것을 보여주기 위해 충분하다는 것을 보장하기 위해 검증 된 알 수없는 화합물 (14) 예측이다. <ol style="margin-left: 40px;"><li> 다음 단계 (1.2-1.5)를 사용하여 다음과 같이 LigandFit 최적의 파라미터를 식별 : EN PLP1포즈 생성, 생성 된 포즈의 최소화와 포즈의 분석을위한 PLP1 채점 기능 ergy 그리드. </li><li> 얻어진 입체 형태를 제한하고 캡핑 펩타이드에 공유 결합 형성에 적절 리간드를 위치시키기 위해, 수소 결합 상호 작용을위한 필터 및로 각각 Trp217 Gln254의 인돌 질소 및 아미드의 질소 원자를 설정한다. </li><li> 디자인 및 수용체 (2UUE)를 사이클린 / CDK2에 조각 대안의 라이브러리를 고정. 합성 및 PLP1 득점, CBG과의 상호 작용 필터 및 보완과의 상호 작용을 기반으로 상업 소싱에 대한 잠재적 인 캡 그룹을 우선 순위. 다음과 같이 LigandFit 도킹에 필요한 여러 단계가 있습니다. </li></ol><ol start="2"><li> 수용체 결합 부위 (14)의 제조 <ol><li> 소프트웨어의 시각화 창에 : CDK2 / 사이클린에게 결정 구조 (2UUE PDB ID)를 가져옵니다. 이 구조는 이전에 식별을 포함 FLIP 5- 메틸 -1- 페닐 -1H- 피라 11,2,4- 트리아 졸 -3- 카 복스 아미도 - (3,5- DCPT) RLIF 사이클린 홈에 결합 (도 3). </li><li> 삭제 또는 장소 잔류 RLIF (C- 말단)에 보관하십시오. 단백질 서열이 유지되는 경우, 리간드의 상호 작용에 대한 필터로서 펩타이드의 N- 말단 아미노기를 사용한다. &quot;수용체 - 리간드 상호 작용&quot;도구에서 N-캡 표시 / 숨기기 사이트 영역에서 3,5- DCPT 주위의 영역을 만들 수 있습니다. 구체는 리간드 - 수용체 상호 작용은 결합하는 동안 발생할 수있는 결합 부위의 활성 영역을 정의하기 위해 생성된다. </li><li> &quot;선택 리간드의 볼륨으로 찾을 사이트&quot;에서 더 결합 부위를 정의하고 단백질에서 리간드에게 3,5- DCPT을 삭제합니다. 생성 구 내에 결합의 양을 정의하기 위해,이 단계를 수행한다. </li><li> 수소 결합에 대한 상호 작용 필터와 같은 잔류 Trp217과 Gln254의 인돌 질소와 아미드 질소 원자를 설정합니다. 상호 작용 필터를 설정하는 것이 매우 INTE 만 포즈세트 잔기의 원자 RACT 따라서 도킹​​ 포즈에 중요한 상호 작용을 유지 도킹 과정에서 필터링 될 것이다. </li></ol></li><li> 리간드 (14)의 제조 <ol><li> 분자량이 500 미만, 차 주머니 절단 펩티드 및 반 데르 발스 상호 작용을위한 적합한 소수성 기 (치환 된 페닐기)의 포함 등으로 결찰을위한 카르 복실 레이트 기의 존재를 포함한 기준에 기초하여 (100) 전위 캡핑 기의 라이브러리를 디자인 표 1. </li><li> Trp217 및 치환체로 펩타이드 수소 결합 상호 작용을 모방하기위한 헤테로 고리를 선택 HAKRRLIF의 기본적인 측면 체인의 이온 쌍의 상호 작용을 교체 포함. 카르 보닐 산소 친 펩티드 (표 1)에서의 펩티드 백본 유사한 Gln254의 아미드의 질소 원자와 상호 작용 할 수 있도록 각각의 알데히드와 같은 분자 리간드 도킹. </li><li> 이전 문서로왕 저에너지 형태로 설계 리간드를 최소화하고 &quot;리간드 준비&quot;프로토콜을 이용하여 적절한 이온화 상태로 준비한다. 그리기 및 소프트웨어에 가져 오는 스프레드 시트에 대한 ChemDraw에서하여 .sdf 파일 형식으로 이러한 잠재적 인 N 캡을 이전에 내보낼 수 있습니다. 주 : 리간드 프로토콜을 준비하는 것은 모든 리간드를 최소화하는 데 사용되는 자신의 낮은 에너지 상태로 고정되는 이온화 전하가 적용 원자에 적용 하였다. 디폴트 매개 변수는이 단계에서 사용된다. </li></ol></li><li> 사이클린 홈 (14)에 대한 리간드의 도킹 <ol><li> 소프트웨어의 수용체 - 리간드 상호 작용 프로토콜 세트에서 LigandFit 루틴을 선택합니다. 수용체이 프로토콜에 대한 입력으로 제조 된 리간드를 사용합니다. </li><li> 에너지 그리드 이러한 실행을 선택 PLP1의 경우, 그 에너지를 최소화 할 포즈와 (10)로 생성 포즈의 수는 기본값에서 다른 모든 매개 변수를두고 있음을 지정합니다. 참고 : LigandFit입니다몬테카를로 구조적 검색 알고리즘과 결합되는 형상 기반 비교 필터를 이용하여 단백질의 활성 부위에 높은 친화도 및 잠재적 상보성의 포즈를 식별하고 생성 할 수있는 도킹 방법. 도킹 프로그램에 의해 사용되는 에너지 그리드는 리간드 - 수용체 상호 작용과 포즈 전위를 발생시키기위한 힘의 필드이다. PLP1는 특히 수소 결합 상호 작용의 우선 순위와 구분 적 선형 전위 PLP 원자 유형은 각각의 비 - 수소 원자 리간드 또는 비 - 수소 원자 수용체에 대해 할당된다. </li></ol></li><li> 결과의 분석 <ol><li> 첫 번째 인스턴스에서, 디스플레이는 PLP1 점수의 값을 내림차순으로 정렬 한 다음 비주얼 프로그램에서 포즈합니다. 후보 리간드에 기초하여 고정 된 리간드의 결합 친화도가 표적 수용체와 기하 구조 및 비 - 공유 상호 작용을 포즈 추정 등 PLP1 같은 스코어링 함수를 사용한다. 참고 : 여기에, PLP1 채점 기능은 G에 발견이 수소 결합의 추정을 포함하는 것처럼 최상의 결과를 필자. </li><li> 공지 캡핑 기 값 미만 2 (상대 평균 제곱 편차 (RMSD를 갖는))와 시각 1 얻었 포즈의 상부 25 %를 분석) superimposability 2) 사이클린 홈과 상호 작용 필터 및 3) 시각 상보성 성취 . 그것은 그에서 허용됩니다 제대로 (실험 구조에 비해) 포즈 도킹 &lt;2의 RMSD 값이 있습니다. </li><li> 알려진 구조 활동 관계와 일치하는 방식으로 결합 포켓의 효율적인 충전을 갖는 것으로 정의된다 시각적 보완을위한 포즈를 검사합니다. 필터는 상호 결합 및 / 또는 아미드 결합 형성에 대한 정확한 기하학 전위 캡핑기를 배치 할 필요에 중요한 것으로 알려진 분자간 접촉을 필요로 묶기 원자를 포함하도록 설정된다. interactio와 수소 결합을 잠재적 인 N-상한 그룹의 도킹 포즈의 세 가지 예N 필터는도 4에 도시되어있다. </li></ol></li></ol> 2. 합성 및 잠재적 인 N -capping 그룹의 특성 <ol start="1"><li> N 캐핑 그룹의 합성. </li><li> 얻어진 합성, 모든 상업적인 출발 물질, 용매 및 시약을 사용한다. 기존의 합성 유기 화학 (예를 들어 그림 5 12, 13)에 의해 잠재적 인 N-상한 그룹을 합성. </li><li> 반응을 모니터링하는 실리카겔상의 박막 크로마토 그래피 (T​​LC)를 수행한다. <ol><li> 이동상에 출발 물질과 반응 액 (1 mg)을 용해시키고 모세관 튜브를 사용하여 TLC 플레이트에 그 자리. </li><li> (35:65 비율로 에틸 아세테이트 및 헥산) 이동상을 포함하는 챔버의 TLC 플레이트를 배치했다. 이동상은 TLC 플레이트의 90 %에 도달하면, 분리 판을 공기 건조. </li><li> 눈에 보이는 반점, 출발 물질과 반응 혼합물을 검출하는 UV 광을 사용한다. 칼모든 반점의 R의 F (스폿 및 이동상에 의해 이동 거리의 비) culate. 주 : 출발 물질의 R의 F에서 볼 수없는 지점이 없을 때 반응이 완료된다. </li></ol></li><li> 반응 종료 후 수성 산 또는 적합한 염기 용액으로 세척하고 분별 깔때기에 넣어 반응 혼합물을 작동한다. 진공 하에서 얻어지는 조 생성물을 유기 용매를 모아서 회전식 증발기에서 증발 및 건조. </li><li> 적합한 용매의 3-5 ml의 조 생성물 500 mg을 용해시키고 실리카 또는 RP18 samplet의 1g에 추가 공기 하에서 건조. 실리카 / RP SNAP 플래시 카트리지 조질 생성물을 함유 samplet 놓고 6 % 에틸 아세테이트에서 시작하여 그라데이션 뛰기 SNAP 100g 컬럼을 이용한 (제조사의 프로토콜에 따라) 자동 고성능 플래시 크로마토 그래피를 사용하여 조 물질을 정제 : 94 % 내지 50 % 에틸 아세테이트 및 헥산을 통해 50 %의 헥산15 열 볼륨. </li><li> 건고 모든 용매를 증발시켜, 회전 증발기를 사용하여 플래쉬 크로마토 그래피로부터 회수 용매 정제 된 생성물을 건조시키고 상기 모든 잔류 용매를 제거하기 위해 진공하에 생성물을 건조. NMR, MS 및 분석 HPLC로 정제 된 제품의 특성을 수행합니다. <ol><li> 1 H NMR, 13 C NMR 들어, 정제 된 시료의 약 10 mg의 무게 적절한 중수 소화 용매에 용해하고, NMR 스펙트럼을 기록 2,14 건조 NMR 튜브에 내용을 전송. </li><li> 1 H NMR 및 높은 필드 NMR 분광계 (최소 300 메가 헤르츠)와 13 C NMR 스펙트럼을 기록한다. QTOF (비행 질량 분석기의 텐덤 사중 1 시간)을 이용하여 질량 스펙트럼, 전기 분무 이온화 (ESI) 또는 70S VG를 취득 (이중 포커싱 섹터 자기 질량 분광계, EI)를 2,14. </li><li> 다이오드 어레이 검출기 HPLC로 제품의 순도를 분석하고 장착C18 (2) 100, 250 × 4.6 mm, 분석을위한 5 μm의 열입니다. 30 분 동안 60 % 아세토 니트릴 (0.1 % 트리 플루오로 아세트산) 100 % 물 (0.1 % 트리 플루오로 아세트산)부터 기울기 실행을 사용하여 4 분 구배를 잡아. 226 및 254 nm의 2,14에서 크로마토 그램의 압축을 풉니 다. 참고 : 평가 화합물의 분석 순도는&gt; 95 %이었다. </li></ol></li></ol> 뒤집 2 세대 3. 고체상 합성 <ol start="1"><li> N 덮인 뒤집의 합성 <ol><li> 다음 단계를 사용하여 표준 고상 합성 방법을 통해 N 덮인 펩티드 화합물을 조립합니다. <ol><li> 2 ml의 O -Benzotriazole- N, N, N &#39;, N&#39;테트라 메틸 우로 늄 헥사 플루오로 포스페이트 (HBTU, 221.93 mg)을 4.4 당량의 C 말단 아미노산 (- 프의 Fmoc) 5 당량을 활성화 5 분 동안 DMF. 디 이소 프로필 에틸 아민의 6 당량을 사용하여 스케이트장 수지에의 Fmoc - 프 HBTU 혼합물을로드 (DIPEA, 103.13RT에서 1 시간 동안 mg)을 얻었다. </li><li> 10 분 동안 DMF 3 ㎖의 20 % 피 페리 딘을 사용하는 C 말단 잔기의 Fmoc 보호기를 제거한다. 커플 이후의 아미노산 (예를 들어,의 Fmoc-일드,의 Fmoc-레우,의 Fmoc-의 Arg-PMC) 단계적으로. 각 단계에서, DIPEA (103.13 mg) 및 1 시간 동안 실온에서 DMF 2 ㎖에 HBTU (221.93 mg)을 4.4 당량의 6 당량을 사용하여 다음 아미노산의 커플 5 당량. </li><li> 세척 사이클 상기 아미노산과 커플 링 및 Fmoc 탈 보호 단계 후 (DMF DCM의 + 5 × 10 ㎖의 5 X 10 ml)에 적용된다. 펩타이드 조립 후, 커플 RT에서 1 시간 동안 DMF 2 ㎖에 DIPEA (103.13 mg) 및 HBTU (221.93 mg)을 4.4 당량의 당량을 사용하여 6 그룹 N은 캐핑. </li><li> 펩타이드 조립이 완료되면, 절단 혼합물을 2 ㎖와 반응 혼합물을 처리 (: 5 : 90 (5) TFA / H 2 O / TIPS) O를 / N은 보호기 측쇄를 제거하고, 쪼개짐이 수지 넘겼. 추운 디 에틸 에테르 침전과 내가 함께 그 결과 제품을 씹다회전 증발기에서 농축 F 필요한. </li></ol></li></ol></li><li> N 덮인-C 덮인 뒤집의 합성 <ol><li> O와 함께 (16.1 ㎎, 0.02 밀리몰) 및 추가 [4- (3- 클로로 페녹시) 피리딘 -2- 일] 메탄 아민 (C-CAP) 달아 N 말단 캡핑 및 보호의 Arg-레우 펩티드를 용해 - 벤조 트리아 졸 - N, N, N &#39;, N&#39;테트라 메틸 유로 늄 헥사 플루오로 포스페이트 (HBTU; 16.7 ㎎, 0.02 mmol) 및 N, N- 디 이소 프로필 에틸 아민 (DIPEA, 6.5 ㎎, 0.02 mmol)을 첨가 하였다. </li><li> 교반하고, TLC / HPLC는 출발 물질의 완전한 소비를 표시 할 때까지 실온에서 반응을 모니터링한다. 반응 종료 후, 에틸 아세테이트와 물 사이에서 회전 증발기를 이용하여 분할 후 조 질의 반응 혼합물을 농축시킨다. </li><li> 수성 및 유기 층을 분리; 1 N의 NaOH, 1 N 염산 및 염수로 유기층을 세척 하였다. 황산 나트륨 약 1 g과, 유기 층을 건조시키고, 회전 증발기에 생성물을 농축시킨다. 피나(: 2.5 : 2.5 트리 플루오로 아세트산 / H 2 O / 팁 95) 탈 보호에 대한 에서야 절단 혼합물과 제품 O / N을 취급합니다. </li><li> 찬 디 에틸 에테르로하고, 회전 증발기에서 농축 필요한 모든 용매를 제거하기 위하여 건조를 완료하는 경우, 생성 된 생성물을 씹다. 또한 모든 잔류 용매를 제거하기 위해 진공하에 생성물을 건조. </li></ol></li><li> 정제 및 넘겼의 특성 <ol><li> 반 예비 역상 HPLC 방법을 사용하여 원유 뒤집를 정화. 정제 된 뒤집을 동결 건조하고 2,14 질량 분석법을 사용하여 분자량을 특성화. </li><li> 다이오드 어레이 검출기와 HPLC로 넘겼의 분석 순도를 결정하고 250 × 4.6 mm, 5 μm의 열, C18 (2) (100)를 장착. 95 % H 2 O (0.1 % 트리 플루오로 아세트산) / 5 % 아세토 니트릴 (0.1 % 트리 플루오로 아세트산) 35 % H 2 O (0.1 % 트리 플루오로 아세트산) / 65 % 아세토 니트릴 (0.1 % trifluoroace부터 구배 방법을 사용하여TIC 산) 30 분 이상 및 4 분 동안 기울기를 개최합니다. 추출은 226과 254 nm에서 크로마토 그램. </li></ol></li></ol> 경쟁이 2,14 바인딩의 결정에 대한 분석을 결합 4. 형광 편광 <ol start="1"><li> 블랙 384도 (138 μL) 다음 절차를 사용하여 판의 분석을 수행합니다. </li><li> 샘플 트레이서 펩티드 (4 ㎚), 및 키나아제 복합체 희석 (CDK2 / 사이클린을 - 18 μg의 / ㎖, CDK4 / 사이클린 D - 37 μg의 / ㎖) 분석 완충액 (25 mM의 HEPES pH를 7, 10 mM의 필요 농도 염화나트륨, 0.01 % Nonidet P-40, 1 mM 디티 오 트레이 톨 (DTT). </li><li> 384 웰 플레이트의 각 웰에 추가 : CDK4D1 또는 CDK2CA (0.3 μg의 / 잘 정제 된 재조합 인간 키나아제 복잡한), 5 ㎕의 화합물 용액, 30 나노 추적 펩타이드 (fluoresceinyl-AHX-PRO-발 5 μL의 5 μL -Lys, 인수, 인수-Leu- (3ClPhe) -Gly 또는 fluoresceinyl - AHX - 프로 - 발 -리스, 인수, 인수 - 레 - 프 -의 Gly의 추적 펩타이드). 각 DMSO (6 %), buffe의 5 μl를 사용하여R, 추적 및 5 μL의 DMSO (6 %), 키나제 복잡한 제어 우물로 추적 </li><li> 모든 성분의 첨가 후, 실온에서 1 분 (41.16 XG) 500 rpm에서 플레이트를 원심 분리 한 후 RT에서 45 분 동안 교반하면서 배양 접시. 485 ㎚ / 535 nm의 여기 / 발광 필터, 다이크로 익 미러 장착 멀티 플레이트 판독기 및 검출기를 사용하여 웰 플레이트에서 각각의 형광 강도를 읽는다. </li><li> 아래에 나타내는 식을 이용하여 모든 시료에 대한 상대적인 평균 편광 (MP)를 계산. 상대 MPS의 상관 관계 및 농도를 테스트하여 IC를 대수 회귀 50 값을 결정합니다. </li></ol><img alt="식 (1)" src="/files/ftp_upload/52441/52441eq1.jpg" />

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</ol>

저자는 경쟁하는 금전적 이해관계가 없음을 선언합니다.

약물 발견에서 단백질-단백질 상호작용(PPI)을 표적으로 삼는 것은 일반적으로 다수의 확산 접촉으로 구성된 크고 얕은 접촉 인터페이스를 포함하기 때문에 매우 어렵습니다19. 또한, 신약 발견에 적합한 PPI를 억제하는 펩티드 화합물은 더 높은 분자량, 대사 불안정성 및 열악한 생체이용률로 인해 문제가 됩니다20. PPI 억제제 개발에 적용된 현재 전략에는 단백질체모방학 설계 및 단편 기반 설계가 포함됩니다. 단백질체모방체의 예로는 스테이플 펩타이드, 포르피린 스캐폴드 및 고리형 α나선 모방체가 있지만 이들에게 단점이 없는 것은 아닙니다21,22. 포르피린(피롤 고리로 구성된 헤테로사이클릭 대고환)은 고분자량 구조이며 매우 소수성입니다23. 스테이플 펩타이드는 합성이 복잡할 수 있으며 세포 투과성의 메커니즘은 현재 완전히 알려져 있지 않습니다6. 기존의 단편 기반 접근법은 약하게 결합하는 화합물을 테스트하기 위한 매우 민감한 검출 방...

이 글에서, 더 약학 관련 분자에 단백질 - 단백질 상호 작용의 펩티드 억제제를 변환 전략 REPLACE (계산 농축하여 부분 리간드 대안으로 교체)을 적용하는 사례 연구 1-3을 설명한다. 프로톤 펌프 억제제가 잠재적 인 약물 표적의 풍부한하지만 underexploited 소스를 나타내는 반면, 기존의 방법론이 널리 액세스 할 수 있도록 크게 부족하다. 단편 기반 디자인 4, 하이 스루풋 스크리닝 (5, 6)은 발전을 구비 한 스테이플의 펩티드를 포함한 현재 전략은, 그러나 이들은 많은 경우에 비효율적이다. 그 결과,보다 진보하고 더 효율적인 접근 방법이 요구된다. 완전히 약물 형 및 개선 된 특성을 항 종양 치료제로서 향후 개발 잠재력이있다 키나제 억제제의 개발에서 검증 된 교체한다. 이 전략은 셀의 비 ATP 억제제의 개발을들 수있다사이클 CDKs 및 다음과 같이 포함한다 : 1) 사이클린이 홈을 바인딩 HAKRRLIF / RRLIF의 상호 작용에 대한 3 차원 구조 정보를 획득하는 단계; 2) 펩티드의 상호 작용을위한 결합 중요한 결정 인자를 결정하는 단계; 하나 이상의 결합 결정 인자를 포함하는 펩티드의 N 말단 3) 절단; 펩타이드 및 그 중 절단 된 부분에 대한 잠재적 인 작은 분자 대안 4) 전산 식별 (부분 리간드 대안, PLAS) 부모 펩타이드의 키 상호 작용을 유지; 5)의 합성 또는 PLAS 상업적 소싱 이전 삭제 펩티드 잔기 (들)에 의해 점유 된 서브 사이트와 결합하는 열심 예측; 6) 고체상 합성을 이용하여 절단 된 펩티드 가장 PLAS 결찰 통해 뒤집의 합성 바인딩 시험관에 넘겼 또는 세포 생존 분석에서 더 특성화 다음 기능 분석 (CDK / 사이클린 맥락에서 형광 편광)의 7) 테스트. 전략에서 교체의 개략도Y는. 그림 1에 나타낸다이 글에서, 교체 전략의 반복을 논의하고 CDK2 / 사이클린에 응용 프로그램이 상세하게 설명. CDKs는 직접 또는 간접적으로 종양의 대부분의 규제가 완화 될 것으로 생각되며, 따라서 적절한 항암제 대상 7 여겨진다. CDKs는 완전한 활성화를 위해 사이클린과 연관이 필요하고이어서 세포주기 조절에 관여하는 주요 8 단백질 인산화. CDKs의 두 주요 그룹은 세포주기 체크 포인트를 제어 이소 타입 [G1 / S (CDK4 / 사이클린 D, CDK6 / 사이클린 D 및 CDK4 / 사이클린 E), S 상 (CDK2 / 사이클린 A) 및 G2 / M (CDK1 / 아르 사이클린 B)] 및 인산화를 통해 RNA 중합 효소의 규제 (CDK7 / 사이클린 H, CDK8 / 사이클린 C, 경우, Cdk9 / 사이클린 T). E2F1 전사 인자 후 DNA에 결합하고 유전자 전사를 개시 DP 단백질과 복합체를 형성 할 때 S 단계 진행에서 중요한 단계가 발생한다. CDK2 / 사이클린은 E2F1의 전사를 중화하는 데 필요한인산화를 통해 활동함으로써 E2F1-DP의 복잡하고 그 이후의 저하의 출시 선도. CDK2 / 사이클린의 억제는 그 DNA 결합 상태를 지속적으로 활성화 선도 E2F1을 유지하는 것으로 여겨진다. E2F-1 활성의 생성 수준은 따라서 치료 전략을 제안하는 p53의 독립적 아폽토시스를 유도하는 데 필요한 임계치를 능가 할 것이다. 인해 E2F-1 p53의 규제 완화와 PRB 경로, 높은 수준으로 빈번하게 종양에서 아폽토시스를 선택적으로 유도한다 암세포 및 CDK2 / 사이클린 억제 발생 및 암 검증 대상 (7)으로 간주 될 수있다. 임상 연구 CDK 억제제는 인간의 kinome에서보다 큰 500 단백질 키나제 중 반응성을 건너 이어지는 매우 보존 ATP 결합 부위를 대상으로 잠재적 효과와 독성 (9)쪽으로 상승을주는. 또 다른 방법은 CBG을 통해 기판의 채용을 대상으로 비 ATP 경쟁 저해입니다사이클린 긍정적 인 규제 서브 유닛에 존재하기 때문에 별개의 사이트 (10, 11)를 결합 ATP로부터 멀리 떨어져있다. CBG 주로 사이클린, 사이클린 D 및 사이클린 E에 존재하는 홈이고, 소수성 기판 및 종양 억제에 위치한 공통 서열을 인식하는 것으로 나타났다. 격리 된 펩타이드로서, 사이클린 결합 모티프 (CBM)는 CBG 결합하고 세포주기 CDKs의 키나제 활성을 억제하는 것으로 나타났다. CBM은 약물에 대한 분자량 사이 좋은 타협을 나타내는 펜타에 또한 절단 (HAKRRLIF, CDK2 / 사이클린 IC (50) 0.07 ± 0.02 μM, CDK4 / 사이클린 D IC (50) 0.88 ± 0.34 μM) octapeptide과 최적화 된 형상과 힘 (RRLIF, CDK2 / 사이클린 IC (50) 1.01 ± 0.17 μM, CDK4 / 사이클린 D, IC (50) 25.12 ± 2.97 μM) 12, 13. CBGs는 acidi에 의해 브리지되는 큰 주와 작은 차 소수성 포켓으로 구성C 지역은 (Glu220, Glu224 및 Asp283 포함). HAKRRLIF의 키 바인딩 결정은 산성 영역 및 기본 친 유성 사이트와 Leu6과 Phe8의 상보성의 높은 수준 Lys3,의 Arg 4 Arg5의 2 소수성 포켓, 이온 쌍과 수소 결합을 갖는 Ala2의 상호 작용을 포함한다. Ile7가 주 포켓 최적의 접촉을 허용하는 스페이서 잔기로 작용하면서 또한, 다수의 수소 결합은 펩타이드 골격으로부터 기여된다. 바인딩 모드와 CBG와 HAKRRLIF의 상호 작용은 그림 2에 표시됩니다. CBM / CBG 단백질 - 단백질 상호 작용을 표적으로하는 CDK2 / 사이클린 A, CDK2 / 사이클린 E 및 CDK4 / 사이클린 D의 키나제 활성을 억제하며, 정상 세포 (7)에 영향을주지 않으면 서이 E2F1에게 암 세포 매개 세포 사멸을 유발한다. CBM 유래 펩타이드가 세포주기 CDKs의 효과적인 저해제가 있지만, 그들로 인해 대사 약물로서 유용 할 것 같지는 않다불안정과 세포 투과성의 일반적인 부족. 이를 위해, 우리는 CDK2 / 사이클린을 억제 규제 완화 E2F1을 이용한 항암 치료제의 발전을 위해 더 많은 약물 같은 화합물로 이러한 강력한 펩타이드 억제제를 변환하기 위해 교체 전략을 적용했습니다. 다음 프로토콜은 사이클린 홈에 교체의 응용 프로그램에서 완성 된 작품을 요약 한 것입니다. 첫번째 예에서, HAKRRLIF의 N 말단 테트라위한 약물과 같은 캡핑기를 교체가 확인되었다. 또한이 그룹의 개선은 교체에 대한 추가 검증 연구에서 조사 하였다. 이 연구에서 대표 결과도 제공됩니다.

<table><tbody><tr><td colspan="4">Computational Chemistry</td></tr><tr><td>Accelyrs Discovery studio 3.0</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Dell Optiplex 워크스테이션</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td colspan="4">Synthetic Organic Chemistry</td></tr><tr><td colspan="4">TLC용 실리카겔(GF-254 플레이트), 플래시 크로마토그래피용 Biotage(스웨덴 웁살라), Waters Alliance 2695 HPLC(2996 포함) 다이오드 어레이 검출기 및 C18 (2) 100 A, 250 x 4.6&nbsp; mm, 5&nbsp; &뮤; 순도 측정을 위한 m 열(Phenomenox Luna), 1H NMR 및 13C NMR 스펙트럼을 각각 Varian Mercury 300 및 400 분광계로 기록했습니다. 질량 스펙트럼은 Micromass QTOF(Tandem quadruple-1 time of flight 질량 분석기), 전기 분무 이온화(ESI) 및 VG 70S(이중 초점 자기 섹터 질량 분석기, EI)로 측정되었습니다.</td></tr><tr><td colspan="4">Flourescence Polarization Assay</td></tr><tr><td>384 마이크로 웰 플레이트, 마이크로 피펫</td><td>Grenier Bio-one</td><td>110256602</td><td></td></tr><tr><td>CDK4D1 및 CDK2CA(잘 정제된 재조합 인간 키나아제 복합체)</td><td>BPS Bio Sciences</td><td>40094(CDK4/Cyclin D), 41101(CDK2/Cyclin A)</td><td></td></tr><tr><td colspan="4">분석 버퍼(25 nM HEPES pH 7, 10 mM NaCl, 0.01% Nonidet P-40, 1&nbsp; mM 디티오트레티올(DTT))25</td></tr> <tr><td>nM 헤페스</td><td>칼바이오켐 375368</td><td></td><td></td></tr><tr><td>NaCl</td><td>피셔</td><td>127838</td><td></td></tr><tr><td>노니뎃 P-40</td><td>US Biological</td><td>N3500</td><td></td></tr><tr><td>DTT</td><td>Aldrich-70</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>&#176; C freezer</td><td>Revco (Ultima II)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>DTX880 다중 모드 탐지기는 485&nbsp; nm/535엔지; nm 여기/방출 필터 및 플루오레세인</td><td>Beckman Coulter, Brea, CA</td><td></td><td></td></tr><tr><td colspan="4">Cell Culture</td></tr><tr><td>96 웰 플레이트</td>, <td>Fisher</td><td></td><td></td></tr><tr><td>U2OS(골육종) 및 DU145(전립선암) 세포주</td>, <td>ATCC</td><td></td><td></td></tr>, <tr><td>NU 혈청, DMEM 배지, 트립신, PEN/STRIP, MTT 시약</td><td>에 적합한 이색성 거울Fisher, Life technology, Alfa Aesar</td><td></td><td></td></tr><tr><td>혈구계</td><td>VWR-70</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>&#176; C freezer</td><td>Revco (Ultima II)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>인큐베이터</td><td>Thermo electron corporation</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Centrifuge</td><td>Eppendorf</td><td>5804 R</td><td></td></tr><tr><td>냉장고 4-8 &#176; C</td><td>Isotemp Fisher</td><td></td><td></td></tr><tr><td>DTX880 다중 모드 감지기에는 595&nbsp; nm 필터</td><td>Beckman Coulter, Brea, CA</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

를 통해 교체 단백질 - 단백질 상호 작용의 억제제의 개발 : 설계 및 개발 비 atp 경쟁 cdk 억제제에 응용

Development of Inhibitors of Protein-protein Interactions through REPLACE: Application to the Design and Development Non-ATP Competitive CDK Inhibitors

보다 효율적으로 단백질 - 단백질 상호 작용 (프로톤 펌프 억제제)을 대상으로 개발 한 고유 REPLACE 전략이다. 그것은 잠재적 인 약물 표적의 대부분을 대표하는 이러한 결합 부위에 대한 억제제의 식별 및하는 개선 된 방법을 제공함으로써 약물 표적 가능한 공간을 확장하는 것을 목적으로한다. 본 연구의 주된 목적은 연산 및 합성 화학 접근법을 포함 REPLACE 전략의 사용과 애플리케이션의 방법론적인 개요를 제공하는 것이다. 비 ATP 경쟁 사이클린 의존성 키나제 (CDK) 항 종양 치료제 억제제의 개발에의 응용을 통해 예시 교체합니다. CDKs 자주 암에 규제가 완화되고, 따라서 약물 개발을위한 중요한 대상으로 간주됩니다. S 단계에서 CDK2 / 사이클린의 억제 E2F1 경로를 통하여 p53의 독립적 인 방식으로 암 세포의 선택적 사멸을 촉진하는 것으로보고되었다. 사이클린 bindin에서 단백질 - 단백질 상호 작용을 표적g 홈 (CBG)는 전사 CDKs 통해 세포주기의 특정 억제를 허용 접근법이다. CBG는 CDK 기판 및 종양 억제 단백질에서 유래 합의 시퀀스 인식 모티브 (CBM)를 결합 사이클린라고합니다. CBM은 이전에 더 충분한 활동 (RRLIF)를 유지 펜타로 절단 한 후 p21Waf (HAKRRIF)과에서 octapeptide에 최적화되었습니다. 투과성 세포되지 않습니다 일반적으로 펩타이드, 대사 적으로 불안정하고 따라서 전략 REPLACE (전산 심화 학습을 통해 부분 리간드 대안으로 교체가) 더 마약 같은 억제제를 생성하기 위해 적용되어 있습니다. 이 전략은 선택적으로 세포주기 CDK / 사이클린 복합체를 저해 조각 결찰 억제 펩티드 (뒤집)의 설계로 시작합니다. 넘겼는 반복적으로 N- 말단 (Ncaps)에서 시작하여 작은 분자 (그룹 상한) 등의 단편 HAKRRLIF / RRLIF의 잔류 물을 대체하여 생성에 교체로 추적 관찰 하였다C 말단. 이들 화합물은 항 - 종양 치료제로서 비 ATP 경쟁적 CDK 억제제의 생성에 대한 포인트를 시작하고있다.

사이클린 홈에 HAKRRLIF의 상호 작용은 그림 2에 나타내었다. 키 바인딩 결정을 나타내는 펩타이드 잔류 물은 다른 잔류 물이 작은 기여 12,13,18를 제공하여 Ala2, Arg4, Leu6 및 Phe8을 포함한다. 이 사례 연구에서 교체 전략은 주로 Ala2 및 Arg4의 상호 작용을 흉내 낸 HAKRRLIF의 N- 말단 테트라에 잔류에 대한 단편 대안을 찾기 위해 이용되고있다. 전위 NCAP 프래그먼트 (표 1)의 라이브러리는 기준에 따라 제조 하였다. 각 분자는 사이클린 A (: 2UUE의 PDB ID)와 그 결정 구조에서 N 캐핑 기의 절단에 의해 생성 비워진 결합 부위에 고정시켰다. 잠재적 리간드 친 화성이 대안의 예측 행세 분석 및 PLP1 스코어링에 기초하여 선택 하였다 (도킹 포즈의 예는도 4에 도시 됨). 확인 NCAP (1- (3- 클로로 페닐) -5- 메틸 - (1)의 합성H-1,2,4- 트...

단백질-단백질 상호작용을 표적으로 하기 위한 REPLACE 전략의 구현을 설명합니다. REPLACE는 최적화된 펩티드 억제제를 약물과 같은 분자로 전환하기 위한 합성 및 컴퓨터 접근 방식을 포함하는 반복 전략입니다.

를 통해 교체 단백질 - 단백질 상호 작용의 억제제의 개발 : 설계 및 개발 비 ATP 경쟁 CDK 억제제에 응용

REPLACE is a unique strategy developed to more effectively target protein-protein interactions (PPIs). It aims to expand available drug target space by ...

이 전략의 전반적인 목표는 단백질 단백질 상호 작용의 펩타이드 억제제의 전환을 통해 효과적인 소분자 약물과 유사한 치료제를 생성하는 것입니다. 이는 원하는 펩타이드 단백질 상호 작용에 대한 구조 활성 관계를 설정하여 두 번째 단계로 어떤 부품을 효과적으로 교체할 수 있는지 이해함으로써 달성됩니다. 컴퓨터 화학은 알려진 펩타이드 결정 인자에 대한 실행 가능한 단편 대안을 식별하는 데 사용되며, 이는 단편 펩타이드 하이브리드의 라이브러리를 합성하는 데 사용할 수 있습니다.다음으로, 이러한 단편과 잘린 펩타이드 사이에 하이브리드 라이브러리를 합성하여 시험관 내 분석법에서 테스트하여 약물과 더 유사하고 네이티브 펩타이드의 활성을 요약하는 분자를 식별할 수 있는 분자를 생성합니다. 그 결과, 이 방법론을 사용하여 더 많은 약물 유사 화합물을 식별할 수 있으며, 이는 단백질 단백질 상호 작용 억제제의 약물 발견을 위한 효과적인 출발점을 나타냅니다. 따라서 고처리량 스크리닝과 같은 기존 방법에 비해 이 기술의 주요 장점은 단백질 견인이 약물 발견 관점에서 매우 까다롭고 기존 방법이 잘 작동하지 않는다는 것입니다.바꾸기 전략에는 단계적 반복 접근 방식이 포함되므로 시간이 더 오래 걸리거나 장기적으로 효과적일 가능성이 더 높습니다. 오늘 저는 제 동료인 산드라 크레이그 박사(Dr. Sandra Craig)의 도움을 받아 대부분의 절차를 직접 시연할 것입니다. 도킹 프로토콜의 검증으로 이 절차를 시작한 다음, 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 수용체 결합 부위 및 리간드를 준비하여 리간드를 Cyclin 홈에 도킹합니다.먼저, 소프트웨어로 설정된 수용체 리간드 상호 작용 프로토콜에서 리간드 맞춤 루틴을 선택하고, 수용체와 준비된 리간드를 이 프로토콜의 입력으로 사용합니다. 이러한 런의 경우 PLP 1을 에너지 그리드로 선택합니다. 도킹 프로그램에서 사용하는 에너지 그리드는 리간드 수용체 상호 작용 및 잠재적 포즈를 생성하기 위한 역장입니다.Plp one은 수소 결합 상호 작용을 구체적으로 우선시하는 평화 현명한 선형 전위입니다. 포즈는 에너지를 최소화하고 생성된 포즈의 수를 10으로 지정합니다. 다른 모든 매개변수는 첫 번째 인스턴스에서 기본값으로 둡니다.시각화 도우미 프로그램에서 포즈를 표시한 다음 PLP 1 점수의 내림차순 값으로 정렬합니다. plp와 같은 스코어링 함수를 사용하여 후보 리간드 자세, 기하학 및 타겟 수용체 구조와

development-inhibitors-protein-protein-interactions-through-replace

Research

연구

JoVE Journal

Biology

생물학

우리는 단백질 설계의 몇 가지 중요한 영역을 다룰 수 있는 computational de novo 단백질 설계 방법을 개발했습니다. 이러한 방법을 보급하기 위해 단백질 설계를 위한 온라인 도구인 Protein WISDOM을 제시합니다(http://www.proteinwisdom.org). 구조적 주형에서 시작하여 안정성 향상을 위한 단량체 단백질과 결합 친화도 향상을 위한 복합체의 설계를 수행할 수 있습니다.

단백질 지혜 : 용 워크 벤치<em&gt; 실리코에</em&gt;<em&gt; 드 노보</em생체 분자의&gt; 디자인

키나제 억제제 치료에 대한 저항성 유전자의 출현은 효과적인 암 치료를위한 중요한 도전을 포즈. 새로 개발 된 약물에 대한 식별 및 내성 돌연변이의 특성은 더 나은 임상 관리 및 차세대 약물 설계에 도움이됩니다. 여기서 우리는 체외 검사 및 내성 돌연변이의 검증하기위한 우리의 프로토콜을 설명합니다.

키나제 억제제에 대해 내성 돌연변이의 검사 및 검증을위한 방법

단백질 인산화는 세포가 세포 외 환경에서 정보를 해석하고 반응하는 방법의 핵심 기능입니다. 여기에서는 포유류 세포에서 정제된 kinase를 사용하여 관심 기질을 인산화하는 kinase를 신속하게 식별하는 고처리량 스크리닝 프로토콜을 제시합니다.

높은 처리량 검열을 사용 키나제 기판 쌍의 식별

 종속 키 1 (Cdk1) 세포 주기의 g 2 단계에서 활성화 되 고 많은 세포 경로 조절. 여기, Cdk1, Cdk1-특정 한 인 산화 위치의 식별이 중요 한 키의 셀룰러 목표 설정에 대 한 수와 함께 체 외에 니 분석 결과 대 한 프로토콜 선물이.

 종속 키 1의 시험관에서 키에 의해 인 산화 특정 사이트 분석 결과

이 종이 저 해제 및 T 세포 수용 체 신호에 영향을 주는 그들의 목표의 확인에 대 한 화학 억제제의 스크린 라이브러리에 교류 cytometry 기반 분석 결과 사용 합니다. 여기서 설명 하는 방법 또한 높은 처리량 검사에 대 한 확장할 수 있습니다.

T 세포 수용 체 신호를 통해 화학 억제제 라이브러리의 심사의 중재자의 식별

이 프로토콜의 목적은 레이블, 풍부, 및 단백질 키 니 아 CK2 세포 lysate 또는 조직 homogenate 같은 복잡 한 생물학 견본에서의 기판 확인 하는 것 이다. 이 메서드는이 목적을 위해 CK2 생물학의 독특한 측면을 활용합니다.

다양 한 생 화 확 적인 접근을 사용 하 여 소설 CK2 키 기판의 식별

키나아제 억제제의 스크리닝을 위한 자가 조립된 인간 단백질 마이크로어레이의 생성을 위한 상세한 프로토콜이 제시된다.

자체 조립된 인간 단백질 마이크로어레이에서 키나제 억제제 스크리닝

여기서는 신약 개발에 필수적인 Sanglifehrin A와 Cyclophilin A/Ganoderiol-F 간의 단백질-리간드 결합 상호작용을 구조 중심으로 설계하는 프로토콜을 제시합니다. 리간드-수용체 복합체의 안정성은 분자 역학 시뮬레이션을 통해 평가되었습니다.

새로운 사이클로필린 A 억제제 및 가노데리올-F 유도체의 구조 유도 설계 및 개발: 실리코 내 접근법

이 프로토콜은 건강, undifferentiated 인간의 배아 줄기 (ES) 세포를 유지하는 방법을 보여줍니다.

인간 배아 줄기 세포의 문화 및 유지 관리

SC1 라스 - GAP 및 ERK1의 이중 억제를 통해 기능을 수행합니다. 우리는 난생의 부재에서 마우스 ES 세포 자기 갱신을 지원 SC1의 기능을 테스트하고 SC1은 마우스 ES 세포 배양의 자기 갱신을 유지할 수 있는지 보여주었다.

난생의 부재에서 자기 갱신 mESC를 지원하기 위해 SC1 (Pluripotin)의 사용

배우세요 단백질-단백질 상호작용 억제제 개발을 위한 REPLACE 전략을 계산화학과 합성 화학을 결합하여 펩타이드 억제제를 약물 유사 분자로 전환하는 방법을 탐구하세요.

를 통해 교체 단백질 - 단백질 상호 작용의 억제제의 개발 : 설계 및 개발 비 ATP 경쟁 CDK 억제제에 응용

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