October 26th, 2015
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.
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 구조와의 비공유 상호 작용을 기반으로 도킹된 리간드의 결합 친화도를 추정합니다. 알려진 캡핑 그룹으로 매우 불가능한지 점수가 매겨진 포즈의 상위 25%를 시각적으로 분석합니다.
또한 포즈가 결합에 중요한 것으로 알려진 분자간 접촉을 필요로 하거나 아미드 결합 형성을 위해 올바른 형상에 잠재적 캡핑 그룹을 배치하는 데 필요한 원자 구속을 포함하도록 설정된 상호 작용 필터를 충족했는지 여부를 관찰합니다. 마지막으로, 시각적 상보성에 대한 포즈를 검토하는데, 이는 알려진 구조 활동과 일치하는 방식으로 바인딩 포켓을 효율적으로 채우는 것으로 정의됩니다. 엔드 캡핑 그룹의 합성을 위한 관계는 모든 상용 출발 물질, 용매 및 시약을 사용하고 기존의 합성 유기 화학에 의해 합성합니다.
먼저 이동상에서 출발 물질과 반응 혼합물을 용해시켜 반응을 모니터링하기 위해 실리카겔에서 박층 크로마토그래피 또는 TLC를 수행합니다. 그런 다음 모세관 튜브를 사용하여 TLC 플레이트에서 용해된 시작 물질과 반응 혼합물을 찾습니다. 이동상이 포함된 챔버에 TLC 플레이트를 놓습니다.
이동상이 TLC 플레이트의 90%에 도달하면 플레이트를 제거하고 자연 건조합니다. UV 광선을 사용하여 출발 물질 및 반응 혼합물을 가시 반점으로 검출합니다. 그런 다음 각 스폿의 RF를 계산하는데, 이는 스폿과 이동상이 이동한 거리의 비율입니다.
다음으로, 반응 혼합물을 분리 깔때기에 넣고 적절하게 수성 산 또는 염기 용액으로 세척합니다. 유기 용제를 모아 건조하기 전에 회전 증발기에서 증발시킵니다. 진공 상태에서 얻은 조제품은 500 밀리그램의 조생성물을 3 내지 5 밀리리터의 적절한 용매에 용해시키고 실리카 또는 RP 18 샘플에 첨가하여 공기 중에서 건조하기 전에 실리카, 역상 스냅 카트리지에 조제품을 포함하는 샘플을 배치했습니다.
자동화된 고성능 플래시 크로마토그래피를 사용하여 미처리 물질을 정제합니다. 그라데이션이 있는 스냅 100g 열을 사용합니다. 15개 이상의 열 볼륨을 실행합니다.
플래시 크로마토그래피에서 용매에 수집된 정제된 생성물을 회전 증발기를 사용하여 모든 용매를 건조까지 증발시켜 건조시킵니다. 그런 다음 진공 상태에서 제품을 추가로 건조시켜 모든 잔류 용매를 제거합니다. 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 NMR MS 및 분석 HPLC에 의한 정제된 생성물의 특성화를 수행하여 말단 케이프 단편, 결찰 억제 펩타이드 또는 플립 조립을 합성합니다.
표준 고체상 합성 방법을 통해 ed 소화성 화합물을 끝냅니다. 5분 동안 2밀리리터의 디메틸포름아미드 또는 DMF에서 HBTU 4.4당량의 C 말단 아미노산 5개를 활성화합니다. 실온에서 1시간 동안 6개의 등가물 디 이소프로필 에틸 아민을 사용하여 혼합물을 링크 수지에 로드합니다.
3ml의 DMF에 20%INE를 넣어 10분 동안 C 단자 잔여물로부터 FM 보호기를 제거합니다. 각 단계에서 단계적으로 후속 아미노산을 결합하십시오. 1시간 동안 2밀리리터의 DMF에 DI 이소프로필, 에틸 아민 6개, HBTU 4.4 등가물을 사용하여 다음 아미노산 5개 당량을 결합합니다.
실온에서 아미노산 결합 후 세척 사이클을 적용하고 펩타이드 조립 후 FM D 보호 단계를 적용합니다. 펩타이드 조립 완료 시 실온에서 1시간 동안 2밀리리터의 DMF에 6개의 DI 이소프로필, 에틸 아민 및 4.4개의 HBTU를 사용하여 N 캡핑 그룹을 결합합니다. 반응 혼합물을 분열 혼합물 2 밀리리터로 밤새 처리하여 곁사슬 보호 그룹 및 Cleve를 수지에서 뒤집어 생성 된 생성물을 차가운 다틸 에테르로 분쇄하여 침전시키고 필요한 경우 회전 증발기에 농축하고 생성 된 고체를 여과하고 진공 상태에서 건조하거나 동결 건조기를 사용하여 동결 건조합니다.
이 시점에서, 경쟁 결합을 결정하기 위한 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 형광 편광 결합 분석으로 진행합니다. 사이클론 결합 홈에 결합된 H-A-K-R-R-L-I-F의 모델 구조를 보여줍니다. 사이클링 홈은 두 개의 소수성 포켓, 더 큰 1차 포켓과 더 작은 2차 포켓으로 구성되며, 빨간색으로 표시된 산성 잔류물로 연결되어 있습니다.
다른 중요한 상호 작용은 펩티드 골격의 수소 접합 접촉을 포함하고 여기에서 펩티드의 3개의 기본적인 잔기의 이온 쌍 상호 작용은, 3개의 5 D-C-P-T-R-L-I-F의 결합 형태가 도킹된 트립토판 2 17 및 글루타민 2 54의 측쇄 원자와의 수소 접합 상호 작용으로 표시된다. 3개의 대표 및 캡핑 그룹의 포즈는 트립토판 2,17 및 글루타민 2,54의 상호 작용 필터 원자와 수소 결합을 갖는 이들 화합물 각각과 함께 표시됩니다. 녹색 점선으로 묘사 된 바와 같이, 회향 잔존액은 Vander wall과 2 차 소수성 포켓의 상호 작용을 만듭니다.
이 동영상을 시청한 후에는 알려진 펩타이드 억제제를 약물과 유사한 분자로 전환하여 단백질 단백질 견인을 억제하고 치료제 개발의 시작점이 되는 대체 전략을 수행하고 적용하는 방법을 더 잘 이해할 수 있을 것입니다.
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이 기사는 단백질-단백질 상호작용을 타겟팅하기 위한 REPLACE 전략을 설명하며, 펩타이드 억제제를 약물 유사 분자로 전환하는 것을 목표로 합니다. 이 방법론은 약물 발견을 향상시키기 위해 합성 및 계산 접근법을 결합합니다.
The REPLACE strategy addresses a critical bottleneck in oncology drug discovery by enabling the conversion of peptide-based protein-protein interaction inhibitors into drug-like small molecules. This approach expands the targetable space for cyclin-dependent kinases (CDKs), which are frequently deregulated in cancer and represent high-value therapeutic targets. By improving the drug-like properties of peptide inhibitors targeting the cyclin binding groove, the method supports early-stage target validation and lead identification efforts in oncology pipelines.
The REPLACE strategy fits within the early discovery continuum, bridging peptide-based target validation and small molecule lead generation for oncology targets like CDKs.