《靶向蛋白質精氨酸甲基轉移酶PRMT1的藥物發現與機理研究》是依託蘇州大學，由梁中潔擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：靶向蛋白質精氨酸甲基轉移酶PRMT1的藥物發現與機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：梁中潔
- 依託單位：蘇州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
PRMT1是蛋白質精氨酸甲基化酶家族的重要成員，能夠催化包括組蛋白在內的40多種蛋白質底物的甲基化。PRMT1表達異常與胚胎髮育異常和腫瘤發生髮展密切相關，它同時在細胞誘導重編程中發揮重要的作用。由於目前已經報導的靶向PRMT1的小分子抑制劑活性較差，選擇性不佳，這極大地限制了PRMT1的體內外分子機制的研究及其小分子抑制劑在抗腫瘤方面的套用。因此，尋找活性高、特異性好、類藥性佳的PRMT1小分子抑制劑具有重要的生物學意義和臨床套用前景。在本研究中，我們將在建立好的PRMT1小分子抑制劑藥效團模型和分子及細胞水平實驗平台的基礎上，開展PRMT1特異性抑制劑的篩選及最佳化工作。我們將綜合運用藥效團模型、分子對接、骨架躍遷、構效關係、靶向集中組合庫設計與有機合成、分子生物學和藥理學等方法發現和最佳化靶向PRMT1的特異性抑制劑，獲得成藥性高的抗腫瘤藥物先導化合物2-3個，發表SCI 論文2-3篇。
結題摘要
PRMT1是蛋白質精氨酸甲基轉移酶家族的重要成員，負責催化哺乳動物中＞90%的精氨酸的甲基化反應。PRMT1能夠催化包括組蛋白在內的40多種蛋白質底物的甲基化，參與許多重要的細胞過程，如DNA修復、RNA加工、轉錄調控和信號傳導。現有大量研究證實，PRMT1 表達異常與胚胎髮育異常和腫瘤發生髮展密切相關，它同時在細胞誘導重編程中發揮重要的作用。由於目前已報導的靶向 PRMT1 的小分子抑制劑活性較差，選擇性不佳，這極大地限制了PRMT1的體內外分子機制研究及其小分子抑制劑在抗腫瘤方面的套用。因此，尋找活性高、選擇性好、類藥性佳的 PRMT1的小分子抑制劑具有重要的生物學意義和臨床套用前景。在本研究中，我們首先運用藥效團模型、分子對接、骨架聚類等計算機輔助藥物設計的方法，對SPECS商業資料庫進行虛擬篩選；接下來，使用時間分辨螢光技術和AlphaLISA方法對挑選出的潛在候選小分子進行測定，得到IC50值為17.9 μM 及26.2 μM的DCLX069和DCLX078兩個活性化合物；這兩個化合物具有較好的選擇性及癌細胞抑制活性，為後期進一步的改造提供了優質的骨架分子。在PRMT1結構-功能的機制研究中，我們通過分子動力學模擬的方法比較單體與二聚體PRMT1的動力學行為，探究二聚化過程對 PRMT1 催化甲基化活性的影響。當PRMT1以單體形式存在時，二聚臂部分彎向β桶結構域，而N末端結構較為穩定且SAM 口袋處於關閉的狀態；而當 PRMT1 以二聚體形式存在時，二聚臂處於相對穩定的狀態，而N端由於空間位阻的關係反而不夠穩定使得SAM口袋體積增大。接著通過計算二聚臂與 N 末端的動態相關係數，結合圖論中最短路徑的算法計算存在於這兩個結構域間的變構信息傳遞通路。最後，通過突變體Kd 值測定及 Native 膠實驗，我們發現突變體以單體形式存在時，其結合 SAM 的能力降低，相應地催化活性也大幅度下降。這證實二聚化引起的二聚臂構象變化通過通路上的關鍵胺基酸對SAM 的結合及催化甲基化反應產生影響。由於二聚化是 PRMT 家族共有的特徵，通路上關鍵胺基酸在整個家族中也相對保守，這為揭示整個精氨酸甲基轉移酶的催化機制，提供了線索和啟示。
