基本信息
- 項目名稱：
- 潛在癌癥治療靶標RSK2激酶的新型靶向抑制劑發(fā)現
- 小類：
- 生命科學
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 我們針對主要的癌癥靶標RSK2激酶的N端進行了同源模建，并在優(yōu)化后的RSK2 NTKD模型的基礎上針對商業(yè)化合物庫Maybridge 進行了高通量的虛擬篩選，對購買的26個化合物進行體外生物活性測試后，得到7個活性較好的抑制劑，其IC50值的范圍為2.4μM ~ 14.45μM，為新藥的研制奠定基礎。
- 詳細介紹：
- 癌癥是威脅人類生命健康的最重大的疾病之一。在各種疾病中，惡性腫瘤的死亡率高居第二位，僅次于心腦血管病。雖然隨著醫(yī)療技術的不斷發(fā)展，以手術及放、化療為主要方法的癌癥治療手段有了長足的進展，是由于癌癥發(fā)病作用機理復雜，治療難度極大，因此尋找高效、低毒的小分子抗癌藥物一直是當今癌癥治療領域的難點和熱點之一。 絲氨酸、蘇氨酸以及酪氨酸殘基的磷酸化過程是真核生物細胞內信號傳導以及進行正常的細胞周期調控的最主要的機制。Ras-MAPK激酶通路對調控細胞正常分裂、生存、生長以及分化過程起著極為重要的作用，該通路中許多激酶蛋白的突變或者過表達往往會導致腫瘤細胞的生成。p90核糖體S6激酶（RSK）家族處于Ras-MAPK通路的下游。RSK激酶蛋白特異性的磷酸化胞內及核內許多細胞周期相關的下游蛋白，從而起到調控細胞生命周期的功能。其中RSK2可以特異性的磷酸化底物蛋白上面的蘇氨酸和絲氨酸殘基，其很多底物蛋白本身就是被集中研究的癌癥治療靶點。RSK2亞型被證實在人類乳腺癌和前列腺癌細胞中的表達量明顯增長，另外RSK2在骨髓瘤細胞的造血轉移過程中也起著關鍵作用。 國外制藥公司及科研單位已有數個RSK2抑制劑進入臨床前或臨床研究，而國內尚未見此方面的報道。 本課題采用計算機模擬結合實驗等技術手段， 建立RSK2的三維結構及篩選平臺；發(fā)現了7個具有創(chuàng)新性的、具有自主知識產權的先導化合物，其IC50值的范圍為2.4μM ~ 14.45μM；并針對其進行結構優(yōu)化及修飾；結合分子、細胞生物學等方法進行作用機理及小分子誘導細胞信號轉導機制的研究。為我國的創(chuàng)新藥物的研制奠定基礎并貢獻力量。
作品圖片
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 目的是發(fā)現新型的RSK2激酶抑制劑，為我國的創(chuàng)新藥物的研制奠定基礎并貢獻力量。 思路是通過同源模建的方法建立RSK2 N 端激酶域的三維結構。在優(yōu)化好的模型的基礎上采用多策略的虛擬篩選的方法針對商業(yè)化合物庫Maybridge 中的化合物進行高通量的虛擬篩選。接著對挑選出來的候選化合物進行體外生物活性測試，發(fā)現新型的RSK2激酶抑制劑，為先導化合物的結構改造提供思路。
科學性、先進性及獨特之處
- 研究體系創(chuàng)新：本項目旨在針對重要的癌癥治療靶標RSK2 激酶篩選結構新穎的小分子抑制劑。 研究方法創(chuàng)新：本項目發(fā)展建立的多策略靶向虛擬篩選平臺，從分子對接、藥效團匹配以及三維相似性搜尋三個不同的角度進行篩選，彌補單一的篩選策略的不足，降低假陽性率，提高真實抑制劑分子的命中率。 研究手段創(chuàng)新：采用計算機分子模擬和分子、細胞生物學相結合的方法。
應用價值和現實意義
- 本項目擬從藥物研發(fā)上游階段進行創(chuàng)新，發(fā)現其新型小分子及天然產物抑制劑，占領此類藥物研發(fā)的制高點。本課題擬采用計算機模擬結合實驗等技術手段， 建立RSK2的三維結構及篩選平臺；發(fā)現若干具有創(chuàng)新性的、具有自主知識產權的先導化合物；并針對其進行結構優(yōu)化及修飾；結合分子、細胞生物學等方法進行作用機理及小分子誘導細胞信號轉導機制的研究。為我國的創(chuàng)新藥物的研制奠定基礎并貢獻力量。
學術論文摘要
- P90核糖體S6激酶2(RSK2)被證實在人類乳腺癌、前列腺癌及肺癌細胞中的表達量明顯增長，它屬于絲氨酸/蘇氨酸激酶家族，是潛在的癌癥治療靶標。 RSK2含有兩個激酶域(NTKD and CTKD)，可以被結合在這兩個激酶域中的ATP活性位點的不同的小分子所抑制。由于缺少RSK2蛋白的晶體結構，本文主要通過利用同源模建的方法和逐步限制性優(yōu)化的方法來建立RSK2 NTKD（殘基68-327）模型。在通過分子對接的方法評估過部分已報道的抑制劑和優(yōu)化后模型的結合模式后，針對商業(yè)化合物庫進行基于結構的虛擬篩選，7個新型的RSK2激酶抑制劑被發(fā)現，其IC50 值的變化范圍是2.4μM ~ 14.45μM。通過分析這些化合物的結合模式，為先導化合物的結構改造提供思路。
獲獎情況
- 2010.11.26-28 南京 中國藥科大學第三屆 全國大學生藥苑論壇 論文“基于同源模建和分子對接方法發(fā)現新型RSK2激酶抑制劑”發(fā)表獲得“創(chuàng)新成果”獎
鑒定結果
- 專利號：201110067389.8
參考文獻
- [1] Clark, D. E. et al. The serine/threonine protein kinase, p90 ribosomal S6 kinase, is an important regulator of prostate cancer cell proliferation. [J],Cancer Res. 2005, 65,3108-3116. [2] Nguyen, T. L., Targeting RSK: an overview of small molecule inhibitors. Anti-Cancer Agents in Medicinal Chemistry 2008, 8, 710-716. [3] Nguyen, T. L.; Rick, G.; Smith., J. A., Homology model of RSK2 N-terminal kinase domain, structure-based identification of novel RSK2 inhibitors, and preliminary common pharmacophore. Bioorganic & Medicinal Chemistry 2006, 14, 6097–6105. [4] Kang, S. et al. FGFR3 activates RSK2 to mediate hematopoietic transformation through tyrosine phosphorylation of RSK2 and activation of the MEK/ERK pathway.[J],Cancer Cell, 2007, 12, 201–214.
同類課題研究水平概述
- 癌癥是威脅人類生命健康的最重大的疾病之一。在各種疾病中，惡性腫瘤的死亡率高居第二位，僅次于心腦血管病。雖然隨著醫(yī)療技術的不斷發(fā)展，以手術及放、化療為主要方法的癌癥治療手段有了長足的進展；但是由于癌癥發(fā)病作用機理復雜，治療難度極大，因此尋找高效、低毒的小分子抗癌藥物一直是當今癌癥治療領域的難點和熱點之一。我國至今尚未開發(fā)出具有自主知識產權結構的一類抗癌新藥，因此為了打破國外制藥公司在癌癥治療領域的壟斷，有必要加強我國在這一領域的研發(fā)實力和投入。 Ras-MAPK激酶通路對調控細胞正常分裂、生存、生長以及分化過程起著極為重要的作用，該通路中許多激酶蛋白的突變或者過表達往往會導致腫瘤細胞的生成。p90核糖體S6激酶（RSK）家族處于Ras-MAPK通路的下游，該家族包含四個蛋白亞型：RSK1~4。RSK激酶蛋白特異性的磷酸化胞內及核內許多細胞周期相關的下游蛋白， 從而起到調控細胞生命周期的功能。 其中RSK2可以特異性的磷酸化底物蛋白上面的蘇氨酸和絲氨酸殘基，其很多底物蛋白本身就是被集中研究的癌癥治療靶點：如Myt1、GSK-3以及BAD等；RSK2亞型被證實在人類乳腺癌、前列腺癌及肺癌細胞中的表達量明顯增長，另外RSK2在骨髓瘤細胞的造血轉移過程中也起著關鍵作用，因此被認為是與癌癥發(fā)病關系最為密切的RSK激酶亞型并且作為新一代抗癌藥物靶點引起了國際制藥公司廣泛的重視和研究。 從結構上來看，RSK2由兩個功能結構域組成：C端激酶域（CTKD）主要參與RSK2的自身磷酸化過程；N端激酶域（NTKD）則參與底物蛋白的磷酸化過程。這種特殊的分子結構為研究人員提供了兩個潛在的藥物結合位點：分別位于兩個結構域的ATP結合位點，數個位點選擇性ATP競爭性RSK2抑制劑也已見諸報道，其中禮來公司的NTKD特異性的RSK2抑制劑Enzastaurin已經進入了三期臨床，而我國暫無此類研究。根據廣為接受的相似的化合物具有相似活性的假設，大量的結構已知的RSK2抑制劑模板為基于相似性的新的抑制劑的設計和發(fā)現打下了基礎。而已經報道的RSK2激酶NTKD部分的同源模建結構以及CTKD部分的晶體結構則為基于受體結構的計算機輔助RSK2抑制劑的設計和篩選提供了便利。
