蛋白质-蛋白质相互作用及其抑制剂研究进展

蛋白质-蛋白质相互作用在细胞活动和生命过程中扮演着非常重要的角色。基因调节、免疫应答、信号转导、细胞组装等等都离不开蛋白质-蛋白质的相互作用。近几年,靶向蛋白质-蛋白质相互作用及其抑制剂研究也逐渐成为研究的热点;但是蛋白质复合物相互作用界面的一些特点和性质,如相互作用界面较大、结合界面较为平坦等,使蛋白质-蛋白质相互作用及其抑制剂研究充满了挑战。本文主要总结了蛋白质-蛋白质相互作用界面的一些性质和特点,分析了界面特性与其抑制剂设计的关系,并讨论了蛋白质-蛋白质相互作用的理论预测方法及其抑制剂的类型和特点,最后又通过实例说明了如何进行蛋白质-蛋白质相互作用抑制剂的设计。     

发现靶向蛋白质间相互作用的小分子药物研究进展

蛋白质-蛋白质相互作用在多种细胞功能中具有重要的作用。靶向蛋白质-蛋白质相互作用已经成为新药发现的重要策略,但发现能阻断蛋白质-蛋白质相互作用的小分子药物是一个巨大的挑战。尽管如此,近年来人们还是发现了许多能调控蛋白质-蛋白质相互作用的小分子。该文主要总结了在病毒进入、细胞凋亡通路和神经退行性疾病等方面的蛋白质-蛋白质相互作用小分子抑制剂的研究进展。     

模拟α-螺旋多肽类似物抑制剂设计的研究进展

抑制剂筛选主要是通过反复、高通量地筛选化合物库,这个过程存在着对已有化合物库的依赖性和一定的机遇性。通过分析蛋白质数据库(PDB)发现,大多数蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)界面以α-螺旋结构为主体。α-螺旋多肽的骨架结构及其热点氨基酸残基(hotspots)为高效理性设计小分子抑制剂提供了模板。对近几年来依据多肽类似物和小分子化合物模拟α-螺旋结构设计抑制剂的研究进展进行了概述,同时对依据模拟α-螺旋设计抑制剂骨架的结构原理进行了讨论。     

热休克蛋白90在肝细胞癌中的研究进展

肝细胞癌中蛋白质稳态是其生长和转移的基础, Hsp90作为分子伴侣可维持多种促癌分子的稳定性,并抑制抑癌分子的活性,使蛋白质合成和降解之间保持平衡,致使癌细胞在恶劣微环境的持续刺激下依旧可以生存。然而, Hsp90抑制剂因在临床试验中表现出严重的不良反应,故迄今没有一种抑制剂获得FDA的批准。该篇文章阐述了Hsp90的结构、表达调控、伴侣循环以及Hsp90过表达与肝细胞癌之间的联系,旨在阐明Hsp90在肝细胞癌发生发展中的作用,为临床用药提供理论依据。     

整合蛋白与抑制剂设计

整合蛋白是一类重要的细胞表面黏附分子,由α和β亚基以非共价键结合而形成的异二聚体糖蛋白,对免疫反应、免疫细胞的组织定位、凝血、组织愈伤、癌细胞转移和新血管生成以及骨重塑等都至关重要。整合蛋白的功能依赖于对其配体结合的亲和性,以及所介导的下游信号通路。目前,对整合蛋白构象调节及亲和力调控机制已有深入了解。人类24种整合蛋白中,已有3种整合蛋白作为临床治疗靶点。这些药物以单克隆抗体、多肽和小分子化合物为主,均针对配体识别序列而设计。该类抑制剂往往具有部分激活的作用,直接导致药物的副反应和毒性。为了改善第一代整合蛋白药物的不足,目前基于晶体结构研究、虚拟筛选、高通量筛选以及基于结构设计的新型整合蛋白抑制剂,已经有许多进入临床试验。本文综述了一系列晶体结构中蛋白质与抑制剂的相互作用,以及借助晶体结构获得纯抑制剂为目的的实例,这些策略将会对开发新型有效的整合蛋白抑制剂提供很好的参考。     

Furin／kexin蛋白质前体加工酶抑制剂的理性再设计

许多重的生物过程,如酶原激活、肽激素合成、病毒蛋白加工和受体成熟,均须蛋白质前体加工酶的剪切处理。因此,蛋白质前体加工酶可能是一种新药开发的对象,综合利用同源模建技术和序列的进化踪迹分析手段,研究了蛋白质前体加工酶furin/kexin与水蛭抑制剂(eglinC）突变体的相互作用模式,阐释furin/kexin各个亚类的底物/抑制剂特异性的共性和差异性的序列结构基础。在此基础上,利用界面再设计策略（核心算法为异型自洽系综最优化）进行了furin/kexin抑制剂的理性再设计,分别以模建的水蛭抑制剂-furin,水蛭 素-kex2复合物结构为模板,对水蛭 抑制剂P1,P2和P4位置进行设计,计算结果显示这三个位置均是偏好碱性残基,与已有的实验结论一致,另外针对furin/kexin各亚类在S′端有较多的特异性残基位置这一特点,对抑制剂P′端的残基位置实施改造,设计furin和kex2的特异性更高的抑制剂,对于furin,设计得到的最好突变体是P2′Glu-P3′Asp-P4′Arg;而对于kex2,最好的突变体是P2′Arg-P3′Arg-P4′Glu。结构分析显示furin和kex2与相应的水蛭 抑制剂突变体形成石油同的相互作用模式,这里我们给出了综合利用同源模建技术,序列的进化踪迹分析和理性再设计进行酶-抑制剂相互作用研究及抑制剂改造的方案;同时提供了合理的理论设计方案。为进一步的实验设计提供理性的指导。     

基于雷帕霉素与FRB结合的蛋白质间相互作用的相关技术

FKBP12-rapamycin复合物的结合位点(FKBP1 2-rapamycin binding,FRB)为雷帕霉素(rapamycin,RAP)与哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)结合的结构城,基于RAP介导FK506结合蛋白12(12 kD FK506-binging protein,FKBP12)与FRB蛋白质相互作用相关研究技术的发展与应用,使人们对小分子介导的蛋白质相互作用有了更多的认识.就研究RAP作用于FRB域及研究FKBP12-RAP-FRB三元复合物形成的相关技术作一综述,为确认新的mTOR抑制剂的作用机制及认识其他蛋白质间相互作用提供参考.     

去泛素化酶USP1的结构、功能及其抑制剂的研究进展

泛素化是一种维持细胞稳态必不可少的翻译后修饰,通过泛素分子与靶蛋白的连接参与蛋白质功能、定位和转换的调节。去泛素化酶介导的去泛素化为泛素化过程的逆反应,参与泛素的回收、编辑和重排。泛素特异性蛋白酶是最大的去泛素化酶家族,泛素特异性蛋白酶1 (USP1)是其中重要的亚型,广泛参与维持基因组完整性、细胞周期和细胞稳态。在多种肿瘤类型中均存在USP1异常表达,因此该靶点受到了广泛关注。目前研发进展最快的小分子USP1抑制剂为KSQ-4279,处于Ⅰ期临床研究阶段;另外ISM3091也已在国内和美国获得新药临床试验批件,即将开展临床试验。该文综述了USP1的结构、调控、生理功能、与肿瘤发生发展的关系以及USP1抑制剂的研究进展。     

幽门螺旋菌的蛋白互作图谱

蛋白－蛋白相互作用是决定蛋白质功能的关键因素,因此科学家们对利用基因组序列建立蛋白质作用图谱很感兴趣。Nature 杂志409卷 6817期第211页（ 2001年1月11日出版）报道了人类胃脏病原体幽门螺旋菌的一个蛋白－蛋白相互作用图谱。这一新的互作图谱是以域、而不是以整体蛋白质的相互作用为基础的。它反映了1200多种潜在的蛋白质相互作用,涉及半数蛋白组由其基因组表达的全部蛋白成员。这类图件的用途是,建立用于在设计药物时分析修复失常过程可能性的方法。幽门螺旋菌的蛋白互作图谱@孙雷心     

美Senetek公司治疗性机能障碍的肽

美国Senetek PLC公司(加利福尼亚州芒廷维尤)对一种重组蛋白质正在悄悄地组织临床试验,这种肽可能成为此生物技术企业最畅销的产品。此蛋白质是肠血管活性肽(VIP),Senetek公司正在开发它用来治疗随年龄增长而产生的常见性功能障碍——男子的阳痿和妇女的阴道干燥。公司的保守估计,全世界一年至少可销售十亿美元。目前接受阳痿第三阶段临床试验的男子约有200人,阴道干燥第二阶段临床试验则将于1988年夏季完成。     

一些化学物质对苏云金芽孢杆菌Cry1Ac毒素与昆虫离体细胞相互作用的影响

为探讨苏云金芽孢杆菌Bacillus thuringiensis（Bt）杀虫晶体蛋白与昆虫细胞的相互作用,以Bt Cry1Ac毒素和对该毒素敏感的粉纹夜蛾Trichoplusia ni离体细胞BTI-TN-5B1-4为材料,研究了一些化学物质对Cry1Ac毒素与昆虫离体细胞相互作用的影响.结果表明：N-糖基化抑制剂衣霉素、蛋白质合成抑制剂放线菌酮、胞吞作用抑制剂莫能菌素和胰蛋白酶预处理,都能不同程度地提高BTI-TN-5B1-4细胞对Cry1Ac毒素的敏感性,其中胰蛋白酶预处理的作用最明显;而N-乙酰半乳糖胺不能抑制Cry1Ac毒素对这种离体细胞的毒力.     

蛋白质相互作用研究进展

蛋白质行使功能时,需要与其他蛋白质或者其他分子相互作用才能完成.在蛋白质相互作用水平上研究蛋白质对理解蛋白质功能、疾病与进化具有重要的意义.就蛋白质相互作用的预测、常用的蛋白质相互作用数据库以及蛋白质相互作用网络的研究进行了介绍.     

用新筛分技术确认免疫抑制剂的靶分子

美国Mitotix公司使用新筛分技术确认了免疫抑制剂雷帕霉素新的靶蛋白。Mitotix公司的目的是开发与靶蛋白相互作用但没有雷帕霉素副作用的低分子药剂。目前正在使用雷帕霉素进行临床试验,即通过抑制抗原激活的T细胞的增殖而预防移植脏器的排斥。免疫抑制剂与现在使用的环孢菌素和FK506相同。雷帕霉素有副作用,所以只限定在像脏器移植排斥反应这样的有生命危险的症状上使用。如果能找出毒性小且有效的抗增殖化合物,就能扩大市场。例如治疗自身免疫疾病、癌和细菌性感染症等。 Miltotix公司的研究组发现了与雷帕霉素相互作用的酵母蛋白同源性高的哺乳类基因。由于形成细胞     

单分子层次上相互作用自动检测

任何生命过程都与分子间相互作用有关。这些相互作用决定了生物分子间的＂交流＂方式,组成了生物过程的基本语言。Müller教授研究组发展了一种全自动＂机器人＂（一种全自动原子力显微镜）,可以通过检测细胞上的＂分子机器＂分析分子间相互作用。为了实现这样的目标,该仪器需要将不同的空间尺度联系起来：宏观尺度的悬臂利用其微观尺度的针尖与纳米尺度的蛋白质相接触,进而在亚纳米的尺度上定位与检测分子间相互作用。这项技术能够帮助人们以亚纳米尺度的分辨率定位细胞内分子机器的相互作用位置,并且观察分子间相互作用如何驱动这些分子机器行使功能。在药物筛选研究领域,该技术可以被用来检测配体以及抑制剂与蛋白质结合的位点和强度,还可以检测受体的不同功能状态。     

人二氢乳清酸脱氢酶蛋白的表达、纯化及其与新型抑制剂的晶体结构

人二氢乳清酸脱氢酶（human dihydroorotate dehydrogenase, hDHODH）是催化嘧啶从头合成途径的一个关键酶。近年来,多种研究表明,抑制该酶可缓解类风湿性关节炎的症状。但该酶的抑制剂甚少,寻找该酶的高效抑制剂具有重要意义。本研究利用PCR技术扩增hDHODH基因,构建重组质粒pET-19b-hDHODH,并在大肠杆菌(Escherichia coli, E.coli ) BL21(DE3)中表达,获得可溶性蛋白质。用Ni2+-NTA亲和层析柱对蛋白质进行纯化,获得较高（90%）纯度的hDHODH蛋白,将蛋白质与抑制剂3-(5-乙硫基)-1H-1, 2, 4-三氮唑-3-)苯甲酸和底物DHO混合孵育。用Hampton试剂盒初筛晶体并用棋盘法进行优化,获得晶形完美、衍射能力很强的hDHODH蛋白复合物单晶。用X射线衍射晶体,用CCP4、Coot软件解析结构,获得hDHODH蛋白复合物晶体结构。从解析的结构中可以看出,抑制剂与蛋白质的吻合度非常高,且抑制剂通过亲水的羧基端与蛋白质356位和147位的酪氨酸形成氢键网络。抑制剂的5元环与蛋白质359位的亮氨酸和360位的苏氨酸相互作用,使抑制剂与蛋白质牢固结合。该复合物晶体结构的顺利解析,将为开发新型特异性抗类风湿性关节炎药物提供重要基础。     

酵母双杂交技术研究与人孕酮受体B相互作用的蛋白质

应用酵母双杂交技术研究与人孕酮受体B（hPRB）发生相互作用的蛋白质,有助于进一步阐明其在乳腺癌的发生发展中发挥重要作用的调控机制。应用酵母双杂交系统3,以hPRB不同结构域为诱饵,筛选人乳腺cDNA文库,寻找能与之相互作用的蛋白质,并运用X—α—Gal等实验提供的信息,筛除假阳性克隆。最终以AF1-DBD结构域作为诱饵最终筛出了1个阳性克隆,经测序及生物信息学分析,这个克隆所编码的蛋白为PIAS3（活化的STAT3的蛋白抑制剂）。结果表明,孕激素受体可以和PIAS3发生相互作用,它们的相互作用有可能参与乳腺癌的生长调控。     

蛋白质相互作用的生物信息学研究进展

生命过程的分子基础在于生物分子之间的相互作用,其中蛋白质分子之间的相互作用占有极其重要的地位。研究蛋白质相互作用对于理解生命的真谛、探讨致病微生物的致病机理,以及研究新药提高人们的健康水平具有重要的作用。用生物信息学的方法研究蛋白质的相互作用已经取得了许多重要的成果,但也有很多问题还需解决。本文从蛋白质相互作用的数据库、预测方法、可预测蛋白质相互作用的网上服务、蛋白质相互作用网络等几方面,对蛋白质相互作用的生物信息学研究成果及其存在的问题做了概述。     

计算方法在蛋白质相互作用研究中的应用

计算方法在蛋白质相互作用研究的各个阶段扮演了一个重要的角色。对此,作者将从以下几个方面对计算方法在蛋白质相互作用及相互作用网络研究中的应用做一个概述：蛋白质相互作用数据库及其发展;数据挖掘方法在蛋白质相互作用数据收集和整合中的应用;高通量方法实验结果的验证;根据蛋白质相互作用网络预测和推断未知蛋白质的功能;蛋白质相互作用的预测。     

FS36作为新型人源Hsp90抑制剂的发现（英文）

热休克蛋白90(Hsp90)通过对几百种蛋白质底物(客户蛋白质)进行合理的折叠、成熟其构象并且激活,在肿瘤细胞的生长和繁殖中发挥重要作用.因此,Hsp90成为非常有吸引力、有前途的抗肿瘤药物靶点,并且超过20种抑制剂已经进入临床实验阶段.我们在这里设计并合成了一个小分子抑制剂:FS36.收集了Hsp90~N-FS36复合物晶体结构的X射线衍射实验数据.高分辨率X射线晶体结构表明,FS36在ATP结合位点上与Hsp90~N相互作用,并且FS36可能替代核苷酸与Hsp90~N结合.FS36和Hsp90~N的复合物晶体结构和相互作用为后期设计和优化新型抗肿瘤药物奠定基础.     

ORP8与SPAG5相互作用并影响细胞周期

目的：筛选与氧化固醇结合蛋白相关蛋白8（Oyxterol binding protein related protein 8,ORP8）相互作用的蛋白质,为揭示ORP8在细胞中的功能及其机制提供线索,并根据相互作用蛋白质初步探索ORP8的功能。方法：构建重组诱饵质粒pGBKT7-ORP8m,利用GAL4酵母双杂交系统筛选人Universal cDNA文库,筛选出与ORP8相互作用的蛋白质,通过GSTPull-down以及免疫共沉淀（Co-immunoprecipitation,Co-IP）验证蛋白质相互作用,并通过流式细胞仪检测过表达ORP8对HepG2细胞周期的影响。结果：酵母双杂交筛选得到了精子相关抗原5（Homo sapiens sperm associated antigen 5,SPAG5）,体外GSTpull-down和Co-IP实验确证了ORP8-SPAG5的相互作用,流式细胞术显示ORP8过表达后与空载体相比,人肝癌细胞系HepG2的S期细胞数增加,G1期细胞数减少。结论：SPAG5是与ORP8相互作用的蛋白质,ORP8过表达影响人肝癌细胞系HepG2的细胞周期,可能通过SPAG5起作用。ORP8-SPAG5的相互作用为进一步研究ORP8在肝细胞中的功能及其机制提供了有用的线索