- A+
BCR-ABL激酶结构域抑制可用于医治慢性粒细胞白血病。伊马替尼、达沙替尼和尼罗替尼等抑制剂是有效药品，但对某些 BCR-ABL 突变具有抗性。pan-BCR-ABL 激酶抑制剂普纳替尼（ponatinib）对天然、T315I 和所有其他临床相关突变体表现出有效的活性，并且显示出比先前已知的抑制剂更好的抑制作用。我们研究了分子动力学模拟并计算了天然和十四种突变 BCR-ABL 激酶（M244V、G250E、Q252H、Y253F、Y253H、E255K、E255V、T315A、T315I、F317L、F317V、M351T、F359V 和 H396P）的溶剂化互相作用能与普纳替尼复合。这些研究表明，由于远程残基突变，普纳替尼与 BCR-ABL 激酶中单个残基之间的互相作用也受到影响。我们报告一些残基 Met244、Lys245、Gln252、Gly254、Leu370 和 Leu298 没有发生任何构象变化，而 P-loop、β3-、β5- 链和 αC-螺旋的残基波动主要负责普纳替尼结合对天然和所有突变 BCR-ABL 激酶。我们的工作提供了普纳替尼在原子水平上抑制天然和突变 BCR-ABL 激酶的分子机制，这是以前没有研究过的。
天然和突变 ABL 激酶 - 具有显式水分子和钠离子的用于电荷中和的普纳替尼复合物进行 25 ns MD 模拟。在这项工作中研究的 14 个 BCR-ABL 突变体共同代表了超过 95% 的临床观察到的伊马替尼耐受药物突变。除 T315I 外，大多数 BCR-ABL 突变被达沙替尼和尼罗替尼抑制。普纳替尼（Ponatinib）以高亲和力抑制天然和所有突变 ABL 激酶，尽管有些突变体的抑制作用比其他突变体稍大。ABL 激酶的 ATP 竞争性抑制剂根据它们与激酶结构域的结合互相作用分为 DFG-in 或 DFG-out 类型。Ponatinib 与具有 DFG-out 构象（PDB_ID：3OXZ 和 3IK3）的 ABL 激酶结构域结合，并用于在活性位点的广泛氨基酸残基上分配结合能。
在ABL激酶中，氨基酸残基Tyr253、Thr315、Phe317和Phe359与ponatinib紧密接触，因此影响抑制剂的结合和活性。P 环突变残基 Gly250、Gln252 和 Glu255 不与普纳替尼直接接触，但与抑制剂共享非键合互相作用。其余突变 Met244、Met351 和 His396 位于远离抑制剂结合位点的位置，但有趣地显示基于普纳替尼的抑制。
对与普纳替尼复合的天然和突变 ABL 激酶的 3D 结构进行 MD 模拟，以找到最好的互相作用和结合的分子基础。对残基 RMSD 的检测表明，非激酶区域 (501-511) 的 C 末端部分具有高变异性。在一些 BCR-ABL 3D 结构中，该 C 末端区域缺失（PDB_ID：2V7A，3QRJ）或显示具有可变构象（PDB_ID：1OPK，3K5V）。因此，为了分析这项工作中的 MD 结果，我们从 BCR-ABL 3D 结构 (PDB_ID: 3OXZ) 中的 501-511 个氨基酸残基中删除了高度波动的非激酶区域。与各种 ABL 突变体复合的普纳替尼的 RMSD 图显示蛋白质结构最终收敛到小于 4 Å RMSD，而普纳替尼具有近 1 Å RMSD。这些图表明，ponatinib 在优先结合位置附近仍然与天然和突变的 ABL 激酶结合，并且在 MD 模拟时间段相对于其初始位置经历较少的波动。
pan-BCR-ABL激酶抑制剂普纳替尼（ponatinib）因其抑制ABLT315I而最受欢迎纳米摩尔浓度的突变。对 14 种与普纳替尼复合的突变 ABL 激酶结构进行了建模，我们进行了 25 ns 的 MD 模拟，以研究在其结合位点与普纳替尼复合时蛋白质的结构变化。使用 SIE 方式，我们计算了结合自由能及其非结合能的组成部分，例如分子间的 vdW 能量和反应场能。此外，计算了来自活性位点中单个氨基酸残基的库仑和 vdW 贡献。计算的 SIE 值在 -10.03 kcal/mol 到 -10.67 kcal/mol 的范围内，并且应对于普纳替尼对天然和突变 BCR-ABL 激酶抑制的 IC50 值的窄范围（0.5 nM 到 36 nM）。从这些 MD 模拟中，我们观察到 P-loop、β3-、β5- 链和 αC- 螺旋主要负责普纳替尼与天然和所有突变 BCR-ABL 激酶的结合。此外，氨基酸残基 Met244、Lys245、Gln252、Gly254、Leu370 和 Leu298 没有因突变而发生任何构象变化。其余突变影响普纳替尼结合自由能计算，其成分能量明显与其活性相关。这些研究解释了普纳替尼与天然和突变 BCR-ABL 激酶结合的原子细节，结果将有助于未来对普纳替尼的修饰以及新突变 ABL 激酶或新抑制剂的结合计算。其余突变影响普纳替尼结合自由能计算，其成分能量明显与其活性相关。这些研究解释了普纳替尼与天然和突变 BCR-ABL 激酶结合的原子细节，结果将有助于未来对普纳替尼的修饰以及新突变 ABL 激酶或新抑制剂的结合计算。其余突变影响普纳替尼结合自由能计算，其成分能量明显与其活性相关。这些研究解释了普纳替尼与天然和突变 BCR-ABL 激酶结合的原子细节，结果将有助于未来对普纳替尼的修饰以及新突变 ABL 激酶或新抑制剂的结合计算。
【微信：yaodaoyaofang】扫描下方二维码了解更多：
