[发明专利]一种具有抑制组蛋白甲基化酶DOT1L二甲基化活性的多肽、抑制剂及其设计方法与应用

说明书

本发明公开了一种具有抑制组蛋白甲基化酶DOT1L二甲基化活性的多肽、抑制剂及其设计方法与应用，所述多肽的氨基酸序列如Seq No.1所示。所述抑制剂包括上述多肽。所述设计方法包括以下步骤：S1、获取AF10‑DOT1L复合物晶体结构，找出具有抑制DOT1L结合的多肽前体；S2、获得AF10‑多肽前体复合物晶体；S3、设计出具有与AF10特异性结合的多肽片段；S4、在S3的基础上进一步优化出具有抑制组蛋白甲基化酶DOT1L二甲基化活性的多肽。本发明还包括将上述多肽应用在组蛋白去甲基化酶DOT1L抑制剂药物制备中。与现有技术相比，该多肽具有能够特异性抑制组蛋白甲基化酶DOT1L二甲基化活性，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及生物医药工程技术领域，具体涉及一种具有抑制组蛋白甲基化酶DOT1L二甲基化活性的多肽、抑制剂及其设计方法与应用。

背景技术

表观遗传学是20世纪80年代逐渐兴起的一门学科，是在研究与经典孟德尔遗传学遗传法则不相符的许多生命现象过程中逐步发展起来的。表观遗传学主要研究内容大致包括两个方面：1)基因选择性转录表达的调控，具体包括DNA甲基化、基因印记、组蛋白共价修饰和染色质重塑等；2)基因转录后的调控，包括基因组中非编码的RNA、微小RNA、反义RNA、内含子及核糖开关等。染色质的基本单位是核小体，核小体由DNA与组蛋白构成。染色质的结构状态将影响基因表达，当组蛋白将DNA围绕成压缩状态时，DNA将不能转录；当组蛋白与DNA形成疏松状态时，DNA才能转录，因此，组蛋白和DNA进行表观修饰可改变染色质结构状态从而导致基因激活或沉默。

组蛋白有五种类型，具体为H1、H2A、H2B、H3和H4，其中，组蛋白H3 的氨基末端露在外面，可以进行共价修饰，如乙酰化与去乙酰化、磷酸化与去磷酸化、甲基化与去甲基化等。组蛋白甲基化是一个可逆过程，是由组蛋白甲基转移酶(Histone Methyltransferase，HMT)和组蛋白去甲基化酶(Histone demethylase)共同参与形成和维持不同的组蛋白甲基化状态。

组蛋白甲基转移酶DOT1L是近期新发现的一种甲基转移酶，在分子伴侣存在下，该酶通过与RNA解螺旋酶和RNA聚合酶相互作用，与一系列下游基因启动子区域的序列结合，进而影响靶基因的表达。在已知的组蛋白甲基化酶中， Dot1L是唯一能催化组蛋白H3第79位赖氨酸单甲基化、二甲基化和三甲基化三种酶活反应的甲基化酶。Dot1L可与不同的调节因子形成不同类型的大复合物，这些大复合物在很多的细胞活动中都发挥着各自不同的作用，其中包括癌基因转录激活、异染色质区域形成和促进转录延伸过程等。

AF10蛋白主要通过结合并调节组蛋白H3K79位点甲基化酶Dot1L复合物的二甲基化活性来完成的，它能调节Dot1L二甲基化酶活性，是急性骨髓单核细胞性白血病中细胞增殖能力的关键因子，可作为抗白血病药物开发的新治疗靶点。美国纪念斯隆凯特琳癌症研究中心的研究人员发现AF10蛋白可调控组蛋白甲基化酶Dot1L的二甲基化活性，同时对急性骨髓单核细胞性白血病细胞的增殖有关键作用。此外，哥伦比亚大学的研究人员发现，AF10蛋白能识别组蛋白上的表观遗传学修饰，并招募组蛋白甲基化酶到基因的启动子位置来实现基因的转录调控。

针对AF10蛋白的药物设计是一个比较新颖的研究方向，若能成功，其将会特异性地抑制Dot1L二甲基化酶活性，从而调节急性骨髓性白血病细胞中癌基因表达。同时，联合使用针对AF10蛋白的药物与Dot1L小分子抑制剂，还将优化Dot1L酶活中心抑制小分子药物在白血病治疗中的应用效果。

目前，基于蛋白质结构信息而设计的Dot1L酶活中心抑制小分子药物 EPZ-5676在美国已进入临床二期实验，但是由于该小分子并不能区分抑制 Dot1L的单甲基化、二甲基化和三甲基化三种酶活反应，故急需对Dot1L各种酶活调节因子的结构特征进行深入研究，并找出一种能够特异性抑制该酶二甲基化活性的物质。

参考文献：