文摘
蛋白磷酸酶2 (PP2A)是一个重要的磷酸酶调节不同的细胞过程,如蛋白质合成、细胞生长、细胞信号传导、细胞凋亡、代谢和应激反应。这是一个全酶组成的结构和催化C子单元和监管B亚基。作为一个环境毒素,冈田酸,是一种肿瘤促进剂和绑定到C PP2A催化亚基与癌症相关的基因突变PP2A结构亚基在人类肿瘤组织;PP2A可能抑制肿瘤的功能。这是一个潜在的药物在治疗癌症的目标。在这项研究中,我们屏幕上中医中药化合物Database@Taiwan调查强有力的铅化合物为PP2A的代理。在动态条件下对接仿真优化的结果后,MD模拟虚拟筛选验证H-bonds PP2A -的稳定性α蛋白质和配体。中医候选人,顶部trichosanatine和squamosamide潜在绑定亲和力和交互与关键残留Arg89和Arg214对接模拟。此外,这些交互动态条件下是稳定的。中医化合物,因此,我们建议trichosanatine squamosamide,潜在的候选人作为进一步研究铅化合物在药物研发过程中与PP2A -α蛋白质。
1。介绍
蛋白磷酸酶2 (PP2A)是一种重要的磷酸酶由全酶组成的结构和催化C子单元和监管B亚基(1- - - - - -3]。每个子单元存在许多不同的亚型,PP2A全酶,可以形成各种不同的ABC三聚物的复合物。这种酶可以调节不同的细胞过程,如蛋白质合成、细胞生长、细胞信号传导、细胞凋亡、代谢,和压力反应(4,5]。许多研究表明癌症相关的突变PP2A结构亚基在人类肿瘤组织(6- - - - - -8]。1988年作为研究确定,环境毒素,冈田酸,是一种肿瘤促进剂和结合PP2A C催化亚基(9),PP2A可能抑制肿瘤的功能。作为PP2A具有肿瘤抑制功能,它是一个潜在的药物在治疗癌症的目标(10,11]。
如今,研究人员已经确定越来越多的不同的疾病机制(12- - - - - -18]。根据这些机制,研究人员可以识别潜在的靶蛋白药物设计对每个疾病(19- - - - - -22]。从中药中提取的化合物(TCM)已经表示在许多在网上研究作为潜在的铅化合物治疗不同的疾病,包括肿瘤(23- - - - - -26)、糖尿病(27),炎症(28流感(),29日),代谢综合征(30.)、中风(31日- - - - - -33),病毒感染(34[],和其他一些疾病35,36]。在这项研究中,我们的目标是提高中药化合物的药物开发研究的强有力的铅化合物作为PP2A代理中医中药化合物Database@Taiwan [37]。随着无序蛋白质的氨基酸可能导致的副作用,减少配体结合靶蛋白的可能性(38,39),我们预测序列的无序残留PP2A -α蛋白质在虚拟筛选。虚拟筛选后中药化合物,在动态条件下对接仿真优化的结果由MD模拟验证H-bonds PP2A -的稳定性α蛋白质和配体。
2。材料和方法
2.1。数据收集
x射线晶体学结构的人类丝氨酸/ threonine-protein磷酸酶2 (PP2A)催化亚基α异构体得到从RCSB蛋白质数据银行PDB ID: 3 fga [40]。我们使用PONDR-Fit [41)协议来预测序列的无序残留PP2A -α从Swiss-Prot蛋白质(UniProtKB: P67775)。制备的蛋白质使质子化与哈佛大学高分子化学力学(CHARMM)力场42),水晶水被使用准备蛋白质模块中的发现Studio 2.5 (DS2.5)。共晶的体积PP2A抑制剂,microcysteine,用来定义虚拟筛选的结合位点。从中医中药化合物Database@Taiwan [37]在DS2.5质子化了的使用准备配体模块和关颖杉的过滤规则的五43虚拟筛选之前)。
2.2。对接仿真
虚拟筛选、中药化合物停靠到使用形状过滤器和蒙特卡罗配体结合位点构象代使用LigandFit协议(44在DS2.5]。然后选择最小化了对接构成CHARMM力场(42),然后计算出他们的码头得分能量函数由以下方程:
最后,使用聚类算法类似的姿势被拒绝。
2.3。分子动力学(MD)模拟
分子动力学(MD)模拟为每个protein-ligand复杂动态条件下是由Gromacs 4.5.5 [45]。PP2A)的拓扑结构和参数α蛋白质与charmm27力场和配体是由Gromacs pdb2gmx协议和SwissParam程序(46),分别。Gromacs执行的立方盒子边缘大约12Å从分子外围用TIP3P水和溶剂化模型为每个protein-ligand复杂。常见的最小化算法,最陡下降(47),采用最大的5000步删除范德华接触不好。使用0.145 M氯化钠后一个中立的系统模型是由Gromacs;最陡下降最小化最大的5000步又采用了去除坏范德华接触。平衡,对所有债券的线性约束算法用于position-restrained分子动力学与NVT平衡,Berendsen弱热耦合方法,和粒子网格埃瓦尔德的方法。总共5000 ps生产模拟然后用时间步执行单位2 fs粒子网格下埃瓦尔德(中外)选项和NPT集合体。MD 5000 ps的轨迹是分析在Gromacs使用一系列协议。
3所示。结果与讨论
3.1。无序蛋白质预测
无序残留的结果预测通过PONDR-Fit PP2A -序列α蛋白质从Swiss-Prot (UniProtKB: P67775)如图1。PP2A -α蛋白质、图1表明绑定域名的结构稳定的主要残留绑定域名不躺在无序区域。
3.2。对接仿真
虚拟筛选、码头得分能量函数是用来给顶部潜在中药化合物;四大中药的化学脚手架候选人与高亲和力是显示在图2得分函数和来源。四大中药化合物、trichosanatine angeliferulate, dichotomoside E,和squamosamide提取Trichosanthes rosthornii伤害,当归,Stellaria dichotomal,和番荔枝属squamosal,respectively. After the virtual screening, the docking poses of top four TCM compounds in the binding domain of PP2A-α显示在图3。所有的四大中药化合物与关键残留Arg89和Arg214有相互作用的情况。Trichosanatine存在氢键(H-bonds)与关键残留Arg89 Arg214。Angeliferulate与残留H-bonds Arg89、Gln122 Arg214,π与残留Trp200交互。Dichotomoside E形式与残留Arg89 H-bonds Tyr127 Gly215,π与残留Arg214交互。Squamosamide H-bond和π与残留Arg214交互。此外,存在H-bonds Leu243和残留π与残留Arg89交互。这些互动的四大中药化合物PP2A绑定域名的-α蛋白质。
(一)
(b)
(c)
(d)
(一)
(b)
(c)
(d)
3.3。分子动力学模拟
在LigandFit协议,每个化合物停靠到绑定的网站使用shape-based PP2A——与刚体对接α蛋白质。每个化合物和PP2A)之间的相互作用α蛋白质所提到的可能不是在动态条件下稳定。我们为每个protein-ligand采用MD模拟复杂的研究为每个对接构成相互作用的稳定性。信息的均方根偏差(rmsd)和总能量超过5000 ps的MD模拟显示在图4。它表明蛋白复合物的原子波动与四大中药化合物往往是稳定4800 ps的MD模拟之后,并没有显著的变化总能量为每个在MD模拟复杂。分析可能的影响的每一个中医PP2A -候选人α蛋白质、图5显示的变化PP2A -溶剂可及表面区域α蛋白质超过5000 ps的MD模拟。四大中医候选人,他们有类似的疏水性和亲水性表面区域MD模拟趋于稳定,这表明这些化合物可能不会影响PP2A——的清晰度α蛋白质在绑定域名后码头。图6说明了均方根每个残留PP2A——的波动α蛋白质在5000 ps的MD模拟。它表明,他们有类似的偏差PP2A——的关键残留在绑定域α蛋白质在5000 ps的MD模拟。在图7为每个PP2A——均方根偏差值α蛋白质复合体说明了RMSD值之间MD轨迹5000 ps的MD模拟,和图形描绘截止0.1 nm的集群是用来定义中间RMSD结构在集群的主要代表为每个MD模拟后复杂的结构。每个protein-ligand代表结构的对接构成复杂的图中所示8。angeliferulate和dichotomoside E,蛋白质和配体之间的相互作用在对接仿真动态条件下不稳定,这表明这两个中药化合物不能绑定域名的绑定稳定PP2A -α蛋白质。trichosanatine,代表对接构成在4.82 ns表明它有相似的对接构成所对接仿真和维护H-bond Arg89与关键残渣。此外,它H-bonds和形式π后与残留His118、Tyr127 Trp200 MD模拟。squamosamide的对接构成4.82 ns的MD模拟也有类似的对接构成所模拟和维护H-bond和对接π相互作用与关键残渣Arg214和Leu243 H-bond。分析这些H-bonds的稳定,整体H-bonds 5000 ps的入住率分子动力学模拟表中列出1的变化,为每个PP2A H-bond——距离α蛋白复合物和trichosanatine squamosamide见图9。trichosanatine,稳定H-bonds残留Arg89和His118和距离残留Arg214稳定在0.4海里。对于squamosamide稳定H-bonds残留Arg214和Leu243。
(一)
(b)
(c)
(一)
(b)
(c)
(一)
(b)
(c)
(d)
(一)
(b)
(c)
(d)
(一)
(b)
(c)
(d)
(一)
(b)
4所示。结论
本研究旨在探讨有效的中医候选人作为PP2A -铅化合物的代理α蛋白质。四大中药化合物有很高的亲和性PP2A——有约束力α蛋白质在对接模拟。然而,在动态条件下对接仿真优化的结果由MD模拟验证H-bonds PP2A -的稳定性α蛋白质和配体。尽管angeliferulate和dichotomoside E与PP2A亲和力——强有力的约束力α对接模拟蛋白质,蛋白质和配体之间的交互对接仿真中提到在动态条件下不稳定。对于其他两大中医候选人,trichosanatine squamosamide,存在稳定的互动与关键残留Arg89 Arg214在动态条件下。中医化合物,因此,我们建议trichosanatine squamosamide,潜在的候选人作为进一步研究铅化合物在药物研发过程中与PP2A -α蛋白质。
利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
作者的贡献
Kuan-Chung陈和陈陈心怡平等的贡献。
确认
这项研究是由国家科学委员会支持台湾(nsc102 - 2325 b039 - 001和nsc102 - 2221 - e - 468 - 027),亚洲大学(Asia101-CMU-2和102 -亚洲- 07),和中国医科大学医院(dmr dmr - 103 - 058 - 103 - 001,和dmr - 103 - 096)。这项研究还支持部分由台湾卫生部临床试验和研究卓越中心(doh102 - td - b - 111 - 004)和台湾卫生署癌症研究中心卓越(mohw103 - td - b - 111 - 03)。