基于多底物复合物分析的泛素E3连接酶Keap1底物识别机制研究文献综述

 2022-12-04 04:12

开题报告内容:

研究的问题

E3泛素连接酶作为潜在的药物靶标家族已经有较长时间。但是成功的例子仍然十分有限。最大的障碍是对E3连接酶活性的调控依赖于抑制E3连接酶-底物的蛋白-蛋白相互作用。不同于其他类型的PPI,E3连接酶相关的相互作用组为抑制剂开发提供了较大的便利。一个E3连接酶通过包括多个降解底物,同时多个调节底物可通过与E3酶的结合调控E3酶对底物的降解。这些E3酶的天然底物不仅有助于深入了解其相互作用组,更为小分子调控剂的研发提供了便利。而Keap1连接酶作为一种重要的有机化合物,我们可以通过整合分子动力学模拟、结合自由能计算、残基分解等多种手段系统分析底物结构与结合的关系通过多底物的共同分析和比较,可以深入发现其底物识别和结合模式以及关键相互作用,从而为E3酶抑制剂的研发打下基础。

文献综述

把蛋白质-蛋白质之间的关系(质子泵抑制剂)作为药物靶点越来越受到人们的关注,但是小分子PPI类抑制剂药物的发展仍然具有挑战性。PPI肽类抑制剂可以提供丰富的PPI数据接口,是很好的开发小分子调节器的起点。结合分子动力学模拟和能量计算的方法可以同时提供PPI抑制剂的结构和能量角度。因此,我们建立一个工作流程,来研究Keap1-Nrf2肽PPI抑制剂和推测新的活性序列。此外,我们应用此方法调查p62肽作为Keap1-Nrf2 PPI抑制剂和探索活动的变化引起的丝氨酸的磷酸化作用。我们的研究结果表明,由于溶解度较低,p62肽磷酸化的亲和力低于Nrf2 ETGE肽。我们的研究结果不仅提供一个有用的方法探讨Keap1-Nrf2肽抑制剂,同时也是一个很好的例子,展示如何把数据计算方法融合到多肽PPI抑制剂的研究中。此外,将该方法应用于p62肽的表达为细胞的 Nrf2 p62磷酸化引起的目标提供了一个详细的解释,这可能对进一步研究Keap1-Nrf2通路之间的串扰和p62-mediated选择性自噬有一定帮助。

蛋白质相互作用可以控制细胞功能的各个方面,因此,研究和干预治疗是主要目标。1但是,开发小分子药物如PPI调节剂仍然具有挑战。2众所周知质子泵抑制剂是的难以作用于小分子物质,由于其教大接触表面,浅槽或平面界面。此外,缺乏作为参照的天然小分子配体也限制了小分子PPI 抑制剂的合理设计.3相比之下,多肽PPI调节剂的发现比较容易。从蛋白质的伴侣处获得短肽调节剂是一种天然来源。

多肽PPI调节剂的发展可以提供有效的工具来研究质子泵抑制剂以及PPI的绑定界面信息,现在一般公认的自由能质子泵抑制剂往往集中在少数的关键氨基酸残基中,称为热点残留物。4,5 肽的研究可以深化理解在界面上的亲和力和特异性的缘由,由此可以直接得到热点信息.5因此,对PPI分子的研究能很好地促进对控制PPI的小分子物质的设计。

调节质子泵抑制剂的多肽可以直接从质子泵抑制剂的晶体界面导出,或从不源自使用拟定协议的噬菌体展示库的天然蛋白质的肽序列导出。然而,理性设计和密集的结构与活性关系(SAR)肽的研究仍然具有挑战性。准确地预测活性肽仍然是一个在肽PPI调节器主要问题。结合分子力学能量和隐式solva-tion模型的计算方法,如分子力学/ Poisson-Boltzmann表面积(毫米/ PBSA)和分子力学/广义表面积(毫米/ GBSA),被广泛运用于很多论文中。

自由能的计算.8与其他结合自由能计算方法相比例如,自由能微扰(FEP)和热力学等集成(TI)方法,MM PBSA和MM / GBSA更高效和节省时间,因此他们更适合大规模应用。此外,MM PBSA和MM / GBSA计算出的结合能可以分成氨基酸残基的多肽的贡献,它提供详细的SAR信息的和合理的设计。9

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