靶向基质金属蛋白酶14类血红素结构域特异活性位点的确定及反义肽虚拟筛选

目的:确定基质金属蛋白酶14(MMP-14)类血红素结构域(HPX14)特异活性位点,虚拟筛选获得能与HPX14特异结合的短肽。方法:用metaPocket预测HPX14的活性口袋,多序列比对分析活性口袋的氨基酸残基特异性;基于M-I和R-B理论设计以特异活性位点为正义肽的反义肽库,并进行虚拟筛研究及结合特异性确定。结果:生物信息学分析确定了KGRGLTD为HPX14的特异活性位点,并构建了其1036条反义肽;通过2轮虚拟筛选,获得10条得分居前的与HPX14结合较好的反义肽,它们与HPX14具有较高的亲和力,并可能影响MMP-14同源二聚体的形成和MMP-14活性的抑制;VSETAPF、IGEPPPF是对接打分最好的2条短肽,与HPX14的结合具有特异性。结论:KGRGLTD是HPX14的特异活性位点,虚拟筛选得到的VSETAPF、IGEPPPF等反义肽与HPX14具有较高的亲和力,这为基于MMP-14的HPX结构域的靶向小分子多肽先导药物的发现提供了重要的前期工作基础与新思路。     

靶向膜型1基质金属蛋白酶反义肽的虚拟筛选与分子模拟

膜型1基质金属蛋白酶(Membrane type-1 matrix metalloproteinase,MT1-MMP,MMP14)在肿瘤的发生发展及转移中起着重要作用,是肿瘤潜在理想的药物靶标。为了获得MT1-MMP结合肽,我们首先采用生物信息学方法分析MMPs序列,获得MT1-MMP差异大且特异的序列。以此为正义肽靶标,设计反义肽库,然后通过分子对接、分子动力学模拟以及体外细胞实验等多种方法,进行靶向MT1-MMP反义肽的筛选与活性研究。多序列比对确定了位于MT1-MMP环区的特异序列AYIREGHE(简称MT1-loop),并构建1 536条反义肽。经两轮虚拟筛选,选取打分位于前五的反义肽用于后续研究。该五条反义肽与MT1-MMP存在较强的相互作用且能很好地对接于正义肽区域。进一步分析其与MMPs其他家族成员(MMP1-3,MMP7-13,MMP14HPX,MMP16)的亲和力,发现反义肽FVTFPYIR对MT1-MMP具有更强的特异性。分子动力学模拟表明,反义肽FVTFPYIR可能是通过影响受体MT1-MMP的构象稳定性,进而影响其功能活性。体外细胞实验初步确定反义肽FVTFPYIR可选择性地抑制表达MT1-MMP的人成骨肉瘤细胞MG63和乳腺癌MDA-MB-231细胞的增殖。本研究为抗肿瘤反义肽先导药物的研发提供了一种新的思路与途径。