[发明专利]一种快速发现以Bcl-2蛋白为靶点的先导化合物的方法

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种快速发现以Bcl-2蛋白为靶点的先导化合物的方法，属于生物信息技术领域。

背景技术

肿瘤是一种细胞因损伤或恶变而获得无限增殖能力的疾病，肿瘤化疗是目前治疗恶性肿瘤的主要手段。然而，肿瘤耐药性，尤其是获得性多药耐药性已成为当前肿瘤化疗的主要障碍(An overview of cancer multidrug resistance：a still unsolved problem，参见Lage，H.，et al，Cell.Mol.Life.Sci.，2008，65，3145)。绝大多数应用于临床的肿瘤化疗药物是通过诱导肿瘤细胞凋亡而产生治疗效果的，因此，抗凋亡途径是肿瘤细胞发生耐药的主要机制。

鉴于细胞凋亡的重要生物学作用，科学家们深入研究后发现调控细胞凋亡通路的因素很多，一般认为主要与线粒体、Caspase家族和B-细胞淋巴瘤-2(B-cell lymphoma-2，以下简称Bcl-2)蛋白家族有关。Bcl-2蛋白家族作为重要的细胞凋亡调节因子，主要在线粒体凋亡通路中发挥重要作用(The Bcl-2 family：arbiters of cell survival，参见Adams，J.M.，et al.Sci.，1998，281，1322.)。

Bcl-2蛋白家族可分为促凋亡和抗凋亡两类。促凋亡和抗凋亡蛋白的共同结构特征是大部分都有保守的羧基端跨膜结构域，这个跨膜结构域可以使它们固定在不同的细胞器上面，包括核膜、内质网、线粒体外膜等。迄今为止，人们在哺乳动物中发现了约25个Bcl-2蛋白家族成员。根据它们所含同源结构域(BH1～BH4)的不同及其在细胞凋亡中的特殊作用，Bcl-2蛋白家族可分为三大类：即抗凋亡蛋白(Bcl-2、Bcl-xL、Bcl-W等)、促凋亡蛋白(Bax、Bak等)和仅有BH3结构域的促凋亡蛋白(Bid、Bad)。抗凋亡蛋白与促凋亡蛋白之间的相对平衡决定了细胞的命运。科学家们发现该家族中的抗凋亡蛋白成员(比如Bcl-2，Bcl-xl等)在许多恶性肿瘤(乳腺癌、前列腺癌、结肠癌、急慢性白血病等)中过度表达，导致癌症治疗中无法诱导细胞凋亡的发生，从而影响肿瘤化疗和放疗的效果，以致产生耐药性。因此，Bcl-2蛋白已成为抗肿瘤药物研究的重要靶点，为今后寻找新型抗肿瘤药物提供了重要方向。

现有药物发现技术存在着研究周期长、耗资巨大、成功率低的缺陷。近年来，随着生物信息学的发展与计算机模拟技术的提高，许多基于计算机模拟技术的新型药物发现技术被提出，其中，基于分子对接技术的高通量虚拟筛选技术占据重要地位。

发明内容

概述

针对现有技术的不足，本发明提供一种快速发现以Bcl-2蛋白为靶点的先导化合物的方法，其要点是：1)模拟Bcl-2蛋白的三维结构以及活性结合位点的确定；2)建立用于虚拟筛选的小分子配体库；3)建立针对Bcl-2蛋白的计算机虚拟筛选系统；4)利用步骤3)对步骤2)的小分子配体库进行筛选，初步确定了10个与活性位点有较高亲和能力的化合物，为研发新型抗癌药物Bcl-2抑制剂提供基础。

详述

本发明的具体技术方案，一种快速发现以Bcl-2蛋白为靶点的先导化合物的方法，步骤如下：

1)Bcl-2蛋白的结合位点的确定及三维结构的处理；

2)对ZINC小分子配体进行类药性筛选，通过筛选的配体组成小分子配体库；

3)利用刚性对接技术建立以Bcl-2蛋白为靶点的计算机快速筛选系统；

4)运用步骤3)的计算机快速筛选系统对步骤2)中的小分子配体库进行筛选，最终筛选出10个与Bcl-2蛋白具有潜在高亲和能力的化合物。

如步骤1)所述Bcl-2蛋白的结合位点的确定及三维结构的处理，步骤如下：

在蛋白质数据库中搜寻获得Bcl-2蛋白的三维结构(采用核磁共振技术解析获得，PDBcode：2O2F)，该结构为Bcl-2蛋白与阳性药物的复合物；使用SYBYL7.3(Tripos Inc.)分析蛋白活性位点，选择阳性化合物的三维结构A/LI0_1000，并将其抽出(见图1)；修复蛋白末端残基并采用Kollman All方法计算整个蛋白的电荷。

如步骤2)所述，对ZINC小分子配体进行类药性筛选，通过筛选的配体组成小分子配体库，步骤如下：