蛋白-蛋白热点结合区域的化学位移快速指认和片段设计新方法

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31100613
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    23.0万
  • 负责人：
    阮科
  • 依托单位：
    中国科学技术大学
  • 学科分类：
    C2104.共性生物技术
  • 结题年份：
    2014
  • 批准年份：
    2011
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2012-01-01 至2014-12-31

项目摘要

基于片段的药物设计与发现中的关键问题是解析弱结合的蛋白-片段复合体结构。这类复合体实验上难以结晶，而传统的核磁化学位移滴定等手段未能提供精确的热点结合区域的拓扑，特别是小分子和蛋白的相对取向信息缺失。我们拟以和肿瘤细胞生长和迁移密切相关的LARG为模型蛋白，测量三组正交的残留偶极耦合数据，开发其PDZ结构域多肽结合区域的主链化学位移快速指认方法。结合晶体学结构和化学位移扰动实验，应用这一指认方法到DH结构域的小分子结合位点。DH结构域的小分子配基将通过数据库结构搜索，分解成两个具有药物官能团物化特性的片段分子。通过测量结合小分子配基后的残留偶极耦合数据，优化结合后的DH结构域构象。应用转移RDC测量两个片段相对于DH结构域的取向，开发取向优化的片段设计新策略。

结项摘要

蛋白-蛋白互作（PPI）的抑制剂研究被誉为药物发现的明珠。PPI的“热点结合区域”相对于蛋白激酶的口袋，更为狭长舒缓。这类口袋更适合从低分子量（片段）出发，在结构的基础上逐步优化。国际上基于片段的先导化合物发现已经如火如荼，我们因此独立自主的建立了国内首个高度自动化的核磁片段筛选设施。完成了调控肿瘤迁移的多个小GTP酶相关靶点的核磁片段筛选。在基于结构的片段优化与设计中，首先需要确证苗头化合物结合到热点区域。我们起始选择了LARG的PDZ结构域，测量了多组残留偶极耦合、赝接触位移和顺磁弛豫增强效应，以及诱导产生的相应小分子效应。PDZ的晶体结构揭示其在成晶条件下形成了Domain Swapping的二体。目前正在探索在单体-二体平衡状态下的核磁新技术的应用。.同时针对新兴的表观遗传调控靶点开展了一系列研究。例如，作为染色质重塑复合物BAF的两个互为补充的催化亚基，BRG1和BRM的异常和肿瘤等疾病密切关联。仅抑制BRM的选择性小分子将在机制研究和早期药物发现中发挥着巨大的作用。相比于BET亚家族能识别双乙酰化组蛋白的热点区域，BRM仅能识别单乙酰化组蛋白，口袋更为狭窄，并与BRG1非常类似，因此给选择性小分子的发现带来了巨大的挑战。我们运用核磁片段筛选，寻找到了BRM的苗头化合物，通过初步的类似物演化，获得了多个亲和力小于50微摩的抑制剂，解析了蛋白和小分子的复合物晶体结构，通过结合模式的分析，优化获得了1.3微摩的类先导化合物KQ72。KQ72对BRM的高度类似蛋白BRG1的选择性达到77倍，对其它溴结构域的选择性超过100倍，体外GST pull down表明KQ72剂量依赖性的抑制BRM溴结构域和组蛋白的结合。KQ72在肿瘤细胞里也有效抑制了BRM和染色质的互作。KQ72有效抑制了BRG1缺失型的非小细胞肺癌细胞的增殖，而对其它类型的肿瘤细胞增殖影响很小，这与最新发现的BRG1/BRM之间的合成致死关系相一致。KQ72导致了H1299细胞的p21 mRNA和蛋白水平上调，β-半乳糖苷酶水平上调，表明这个小分子通过老化来调控肿瘤细胞的增殖。从而阐明了BRM溴结构域-染色质互作的分子机制，验证了选择性的BRM溴结构域小分子类似于全长BRM knockdown，通过合成致死策略抑制肿瘤增殖。.共发表SCI论文1篇，国内核心刊物1篇，1篇已投稿。

项目成果

期刊论文数量（5）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（2）
专利数量（0）
基于片段的先导化合物发现中的核磁应用
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    波谱学杂志
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    阮科;高佳;马荣声
  • 通讯作者：
    马荣声
Structural analysis of Stc1 provides insights into the coupling of RNAi and chromatin modification
Stc1 的结构分析提供了对 RNAi 和染色质修饰耦合的见解
  • DOI：
    10.1073/pnas.1212155110
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
  • 影响因子：
    11.1
  • 作者：
    He; Chao;Pillai; Sreerekha S.;Taglini; Francesca;Li; Fudong;Ruan; Ke;Zhang; Jiahai;Wu; Jihui;Shi; Yunyu;Bayne; Elizabeth H.
  • 通讯作者：
    Elizabeth H.
Automated NMR Fragment Based Screening Identified a Novel Interface Blocker to the LARG/RhoA Complex
基于自动 NMR 片段的筛选鉴定出 LARG/RhoA 复合物的新型界面阻断剂
  • DOI：
    10.1371/journal.pone.0088098
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    PLos One
  • 影响因子：
    3.7
  • 作者：
    Gao J;Ma R;Wang W;Wang N;Sasaki R;Snyderman D;Wu J;Ruan K
  • 通讯作者：
    Ruan K
Structure and catalytic mechanism of yeast 4 - amino - 4 - deoxychorismate lyase
酵母4-氨基-4-脱氧分支酸裂合酶的结构及催化机制
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    Journal of Biological Chemistry
  • 影响因子：
    4.8
  • 作者：
    YN Dai;CB Chi;K Zhou;W Cheng;YL Jiang;YM Ren;K Ruan;YX Chen;CZ Zhou
  • 通讯作者：
    CZ Zhou
Structural and Functional Insights into the Human Borjeson- Forssman- Lehmann Syndrome- associated Protein PHF6*
人类 Borjeson-Forssman-Lehmann 综合征相关蛋白 PHF6* 的结构和功能见解
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    Journal of Biological Chemistry
  • 影响因子：
    4.8
  • 作者：
    Liu; Zhonghua;Li; Fudong;Ruan; Ke;Zhang; Jiahai;Mei; Yide;Wu; Jihui;Shi; Yunyu
  • 通讯作者：
    Yunyu

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其他文献

基于片段的核磁共振筛选方法识别NSD1 SET结构域的全新苗头化合物(英文)
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    波谱学杂志
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    汤衡;GilbertNSHOGOZA;刘明清;刘亚茜;阮科;马荣声;高佳
  • 通讯作者：
    高佳
基于片段的核磁共振筛选方法识别NSD1 SET结构域的全新苗头化合物(英文)
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    波谱学杂志
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    汤衡;Gilbert NSHOGOZA;刘明清;刘亚茜;阮科;马荣声;高佳
  • 通讯作者：
    高佳
基于片段的核磁共振筛选方法识别NSD1 SET结构域的全新苗头化合物(英文)
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    波谱学杂志
  • 影响因子：
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  • 作者：
    汤衡;GilbertNSHOGOZA;刘明清;刘亚茜;阮科;马荣声;高佳
  • 通讯作者：
    高佳

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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