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ATP依赖的Hsp90构像变化和药物发现研究

批准号:
21272246
项目类别:
面上项目
资助金额:
80.0 万元
负责人:
张乃霞
学科分类:
生物分子的化学生物学
结题年份:
2016
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
文祎、张华群、施燕红、陈甜甜、施黎、唐绪龙

项目摘要

结项摘要

项目成果

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中文摘要
分子伴侣蛋白(蛋白质折叠)和泛素-蛋白水解酶体系统(蛋白质降解)共同构成了蛋白质的质量控制体系,维持生物体蛋白质的生成和降解平衡。Hsp90是分子伴侣蛋白家族的重要成员,抗肿瘤药物研发的靶点。Hsp90具有ATP水解酶活性,ATP结合和水解所引发的Hsp90的构像变化对于Hsp90整个功能执行过程的完成至关重要,然而截至目前为止,我们对于这一过程的了解尚远未明晰。本课题拟采用NMR技术和计算机分子模拟技术开展自由态Hsp90 N端和中间结构域以及它们与AMP-PNP(ATP类似物)所形成复合物的结构解析和动力学行为研究,研究结果将阐明ATP依赖的Hsp90构像变化的动力学分子机制。此外,我们将根据NMR结构生物学的研究结果寻找Hsp90的变构调节位点,筛选并设计Hsp90中间结构域的变构抑制剂,为抗肿瘤药物研发提供新型的先导化合物。
英文摘要
Protein quality control system is composed of molecular chaperones (for protein folding) and ubiquitin-proteasome pathway (for protein degradation), which play key roles in the maintenance of protein homeostasis in cell. Hsp90 is one of the most important chaperones, and a target for anticancer drug discovery. Hsp90 possesses ATPase activity, and the induced conformational changes of Hsp90 by the binding and hydrolysis of ATP are coupled to its function, however, up to date, this process is far from to be fully understood. We will use NMR and molecular dynamics simulation techniques to solve the solution structures and investigate the dynamic behaviors of the N-terminal and middle domains of Hsp90 in the absence and presence of AMP-PNP (ATP analogue), which will unravel the dynamic molecular mechanism of ATP-dependent conformational changes of Hsp90. Moreover, based on the structural biology research results the allosteric modulator binding sites for the middle domain of Hsp90 will be identified. By virtual screening and drug design the allosteric inhibitors for the middle domain of Hsp90 will be obtained, and some of them will become novel anticancer drug leads.
分子伴侣蛋白(蛋白质折叠)和泛素-蛋白水解酶体系统(蛋白质降解)共同构成了蛋白质的质量控制体系,维持生物体蛋白质的生成和降解平衡。Hsp90是分子伴侣蛋白家族的重要成员,具有ATP水解酶活性,ATP结合和水解所引发的Hsp90的构像变化对于Hsp90整个功能执行过程的完成至关重要,然而截至目前为止,我们对于这一过程的了解尚未明晰。为了回答这一关键科学问题,本项目采用NMR技术开展自由态Hsp90 N端和中间结构域以及它们与ADP、AMPPCP(ATP的稳定类似物)所形成复合物的结构生物学研究和动力学行为分析,所取得的研究结果基本阐明了ATP依赖的Hsp90构像变化的动力学分子机制。此外,Hsp90是一个抗肿瘤药物研发的靶点,ATP结合抑制剂是目前靶向Hsp90的抗肿瘤药物研发的主攻方向,现已有17个靶向Hsp90 N端ATP催化口袋的抑制剂进入临床实验阶段。然而,尚未有相关药物获批上市,毒副作用是导致这种结果的重要原因。这些ATP结合抑制剂同样会对Hsp90同家族(GHL-ATPases)的其他成员产生作用,从而在抑制肿瘤的同时产生较大的毒副作用。开发靶向Hsp90中间结构域的变构调节剂有望实现在抑制肿瘤的同时减少毒副作用的产生。由于Hsp90中间结构域的固有结构和功能特性,尚没有有效的中间结构域非共价变构调节剂被发现。因此,在本项目的后续工作中,我们以结构生物学的相关研究结果为基础,通过使用基于片段的活性化合物发现方法获得了靶向Hsp90中间结构域的变构调节剂2个,进一步的旨在解析变构调节剂作用机制的关键实验数据采集已经基本完成,初步的数据分析显示Hsp90中间结构域变构调节剂能够调控Hsp90的ATP水解功能,有关Hsp90中间结构域变构调节剂的相关研究成果可为明确Hsp90中间结构域可否成为抗肿瘤药物研发的靶点提供重要参考信息,并为开发毒副作用小的抗肿瘤先导化合物提供新型源头化合物。在本项目的经费资助下,我们共计发表SCI学术论文9篇。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Astemizole Arrests the Proliferation of Cancer Cells by Disrupting the EZH2-EED Interaction of Polycomb Repressive Complex 2
阿司咪唑通过破坏 Polycomb 抑制复合物 2 的 EZH2-EED 相互作用来阻止癌细胞增殖
DOI: 10.1021/jm501230c
发表时间: 2014-11-27
期刊: JOURNAL OF MEDICINAL CHEMISTRY
影响因子: 7.3
作者: [Kong, Xiangqian, Chen, Limin, Luo, Cheng]
通讯作者: Luo, Cheng
DOI: 10.1039/c6ob01248e
发表时间: 2016-09
期刊: Organic & biomolecular chemistry
影响因子: 3.2
作者: [Liyan Yue;Juanjuan Du;F. Ye;Z. Chen;Lianchun Li;F. Lian;Bidong Zhang;Yuanyuan Zhang;Hualiang Jiang;Kaixian Chen;Yuanchao Li;Bing Zhou;Naixia Zhang;Ya-xi Yang;C. Luo]
通讯作者: Liyan Yue;Juanjuan Du;F. Ye;Z. Chen;Lianchun Li;F. Lian;Bidong Zhang;Yuanyuan Zhang;Hualiang Jiang;Kaixian Chen;Yuanchao Li;Bing Zhou;Naixia Zhang;Ya-xi Yang;C. Luo
The N-terminal ubiquitin-binding region of ubiquitin-specific protease 28 modulates its deubiquitination function: NMR structural and mechanistic insights
泛素特异性蛋白酶 28 的 N 端泛素结合区调节其去泛素化功能:NMR 结构和机制见解
DOI: 10.1042/bj20150088
发表时间: 2015-10-15
期刊: BIOCHEMICAL JOURNAL
影响因子: 4.1
作者: [Wen, Yi, Shi, Li, Zhang, Naixia]
通讯作者: Zhang, Naixia
A dynamic view of ATP-coupled functioning cycle of Hsp90 N-terminal domain.
Hsp90 N 端结构域 ATP 偶联功能循环的动态视图
DOI: 10.1038/srep09542
发表时间: 2015-04-13
期刊: Scientific reports
影响因子: 4.6
作者: [Zhang H, Zhou C, Chen W, Xu Y, Shi Y, Wen Y, Zhang N]
通讯作者: Zhang N
9
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