ds案例 | protac可选择性的降解cdk亚型-九游会j9官方登录入口

细胞周期蛋白依赖性激酶周期(cdk)是一组丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，cdk通过对丝氨酸/苏氨酸蛋白的化学作用驱动细胞周期和周期蛋白cyclin协同作用，是细胞周期调控中的重要因子。在研究cdk抑制剂时，与其他cdk同源物脱靶效应相关的毒性往往成为临床问题，并阻碍其进一步的治疗发展。为了提高疗效并降低毒性，作者使用靶向蛋白水解的嵌合体(protac)方法，设计并进一步优化靶向多个cdk小分子降解体，发现化合物a9选择性降解cdk2，并且还鉴定了一种双降解剂化合物f3，它可以有效诱导cdk2 (dc₅₀：62 nm)和cdk9 (dc₅₀：33 nm)的降解。在人前列腺癌pc-3细胞中，化合物f3通过有效阻断细胞周期s和g2/m期来有效抑制细胞增殖。初步数据表明，以protac的方法使cdk2/9降解可能是一种有效的治疗方法。

分子对接(molecular docking)是基于结构药物设计的核心模拟手段，依据受体与配体作用时的几何匹配和能量匹配过程，模拟受体-配体相互作用，预测两者间最佳的结合模式和结合亲和力。采用分子对接模拟技术，科研人员可以进行基于结构的药物虚拟筛选，药物分子的结构改造，配体和受体相互作用的机理研究等工作，从而大大提高实验效率。在这一分子模拟的综合平台中，分子对接程序包含libdock、cdocker、flexible docking，这三种对接算法各有优势，能够满足广大科研工作者的多种应用需求，为其提供配体受体间相互识别的“利器”。

ref：eur. j. med. chem. accepted 3 december 2019, if=5.573

链接：

一，研究背景

细胞周期蛋白依赖性激酶(cdks)是人类21种基因编码的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。cdk1、2、4和6在真核细胞周期检查点调节中发挥着广泛的作用。该家族的第二类分支cdk7、8、9、12和13被确定为转录调节子。cdk4/6，它在细胞周期中与细胞周期蛋白d形成活性复合物，该复合物使视网膜母细胞瘤蛋白(prb)磷酸化，从而减少e2f家族对转录因子活性的抑制。随后在g1期后期，cdk2在与细胞周期蛋白e结合后进一步磷酸化rb蛋白，有效缓解e2f的抑制作用，使细胞周期进入s期。在整个s期中，cdk2与细胞周期蛋白a结合可控制dna合成的进程。在细胞增殖失调的癌症中，cdks的过度表达通常是癌症发病机理的驱动力，因此，靶向cdks成为治疗癌症的重要手段。小分子cdk抑制剂已用于临床研究中，但治疗效果差和严重的毒性反应阻碍了它们的临床发展。新兴的蛋白水解靶向嵌合体(protac)技术将小分子与e3泛素连接酶的配体连接起来，通过把靶标蛋白质招募到e3泛素连接酶附近实现靶向蛋白质的多泛素化，最后被蛋白酶体降解。protac技术可选择性降解特定的同源蛋白，包括含溴结构域蛋白的成员以及cdk。而cdk2尚未被确定为可降解目标。cdk2的泛素化能有效、安全地抑制肿瘤细胞的生长，但cdk2的降解可以消除肿瘤细胞分化的阻滞。靶向cdk2的降解探针的研究可有助于了解cdk2的功能，并探索对癌症的潜在治疗干预。在本研究中，首次报道了新型cdk小分子protac降解剂的设计和合成，该降解剂可单独降解cdk2或双重降解cdk2/9。其中一些通过下调包括原癌基因产物在内的cdk2/9信号通路，抑制前列腺癌pc-3细胞的增殖，具有潜在的治疗价值。

二，研究过程

protac是一个两头含有不同配体的化学分子，一头是结合e3连接酶的配体，另一头是结合细胞内蛋白质的配体，这两个配体再由一段linker连接起来。在本研究中为了确定合适的连接点，作者通过使用中的cdocker将已知抑制剂at-7519和fn-1501对接到cdk2蛋白中(pdb id：2vth)，并根据cdocker energy选出最好的结合模式(如图1)。如预期的那样，抑制剂的疏水端与linker连接。但是由于linker长度和抑制剂的连接点不确定。因此，基于at-7519 (a1-a10)和fn-1501 (f1-f10)分别设计了一系列化合物，并通过生物实验测试了这些化合物是否降解cdk亚型，发现化合物a9可选择性降解cdk2，化合物f3可以有效诱导cdk2和cdk9的降解。

三，结论

在这项研究中，作者设计和合成了两个系列的化合物，并通过western blot评估了它们对cdk的降解活性。在at-7519系列中，发现a9可选择性降解cdk2，它在设计更有效的cdk2降解剂时具有很高的参考价值。基于fn-1501的系列中的大多数化合物都实现了cdk2/9双重降解或选择性cdk9降解。但是化合物f3的降解活性较高，该化合物对多种细胞系中cdk2和cdk9显示出有效且快速降解，因此它具有治疗多种癌症的潜力。总之，通过分子模拟的方法可指导实验的进行，并加快实验的进程。

(a) cdk2(pdb id: 2vth)与at-7519(上)和fn-1501(下)结合模式；(b)基于at-7519和fn-1501设计protac分子的化学结构。

为什么选择 biovia discovery studio？

1. biovia  中共有三种对接程序，这三种对接算法各有优势，能够满足广大科研工作者的多种应用需求；

2. biovia  中有多种对接结果的评价分析手段，包括2d/3d相互作用图分析（可以分析氢键、疏水作用、卤键等多种非键相互作用类型）、结合口袋表面分析、氢键热图、多种打分函数、结合能的计算等；

3. biovia  应用广泛，操作简便，图形化界面十分友好，结果易于分析。