蛋白激酶结合口袋

中科院-石头

蛋白激酶是人类最大的一类蛋白家族，也是目前药化领域最热的药物靶点。由于蛋白激酶具有一定同源性，表现在结构上即具有相似的结构特点。因此，对于该领域的初学者，学习并且记忆蛋白激酶的结构特点就显得尤为重要。这里推荐Jeffrey Jie-Lou Liao一篇综述（Liao, J. J.-L., J. Med. Chem. 2007, 50 (3), 409-424.）。

在这里，笔者赘述下蛋白激酶结构特点。蛋白激酶配体结合域，从N端到C端，分为两部分：N-Lobe和C-Lobe。N-Lobe从N端开始，依次为β1，β2，β3，αC，β4，β5这些折叠和螺旋结构，构成了口袋上半部分，其中重点注意的有三处，一是，β3上Lys和αC上Glu通常形成盐桥键，与ATP作用，起到稳定ATP结合的作用，在与抑制剂结合是，盐桥键通常是打开的；二是，αC螺旋为了适应小分子结合，有时会往外打开，扩大结合口袋，这种模式也叫C-helix out，此时蛋白处于Inactive（例如EGFR与Lapatinib作用时）；三是，β3上的几个氨基酸将口袋隔成前后两个口袋，就像门卫一样，所以叫做gatekeeper，它们的突变常引起耐药（例如EGFR的T790M和Bcr-Abl的T315I）。

连接N-Lobe和C-Lobe的一段氨基酸残基像门的铰链一样，将两部分联系起来，所以叫做铰链域，这部分对于小分子抑制的结合最为重要，通常以氢键给体和供体的形式与小分子的母核作用（常见的小分子母核有喹唑啉，2-氨基嘧啶等能提供相应氢键给体供体的骨架）。

       C-Lobe大部分由α螺旋组成，主要起与底物结合和催化的作用，其中重点注意的有一处，β8处的高度保守序列Asp-Phe-Gly(DFG)，其中Phe的苯环如果朝向右边（αC这边）称为DFG-in，此时蛋白处于Active，整个蛋白呈打开的状态；当苯基朝向左边（铰链域这边）称为DFG-out，此时蛋白处于Inactive, 整个蛋白呈关闭的状态。这两个模式对于小分子抑制剂的设计意义在于，DFG-out时后口袋的残基可被利用。

       PS：由于时间仓促，如果有错出之处，请及时指正。

风姿花传

   赞赞赞  
感谢分享

一枚高手

哈哈    总结的太好了！谢谢

川大-灰太狼

这是Abl与已知抑制剂的结合模式图，可以看出Active和Inactive（DFG-out、DFG-in）的区别。

浙农林—老张

这种分析手法，思路的交流效果好。期待跟多经典文章的思路总结。

大工-阿里巴巴

记得看过有做MD研究gating残基的，可以根据两残基特定原子间的距离反应口袋的开合，有时间详细看了之后与各位讨论一下~谢谢石头！哈哈

中科院-石头

川大-灰太狼 发表于 2012-10-24 10:00

                               
登录/注册后可看大图

这是Abl与已知抑制剂的结合模式图，可以看出Active和Inactive（DFG-out、DFG-in）的区别。
...

嗯，在选取对接所用蛋白时，把现有蛋白晶体叠合比对下，观察区别很有必要

中科院-石头

浙农林—老张 发表于 2012-10-24 10:16

                               
登录/注册后可看大图

这种分析手法，思路的交流效果好。期待跟多经典文章的思路总结。

也期待老张的分享帖

中科院-石头

大工-阿里巴巴 发表于 2012-10-24 11:13

                               
登录/注册后可看大图

记得看过有做MD研究gating残基的，可以根据两残基特定原子间的距离反应口袋的开合，有时间详细看了之后与各 ...

是的，口袋开合，对于解释分子与激酶结合作用挺关键的

SYPHU_me

LZ总结的好清晰，果断收藏！
DFG-in&out，那么它们flip的原因是什么呢？
这是之前看过的一篇PNAS（2009）上的文章，和大家分享。
该文章聚焦imatinib(第一个靶向小分子抑制剂)和Abl激酶活性口袋相互作用方式中保守的DFG构象，用MD和一些实验数据相结合方式阐述了DFG-in是通过什么样的中间体转变为DFG-out，其提出的原因是质子化的D-381是发生构象改变的swith。然而，在in&out之间的中间体或许是设计该靶点抑制剂的一个新的发展方向。

zhengzh

不错，正找这个图

xufund

请问HT-29  KrasSL，RKO KrasSL和Colo 320 KrasSL分别指什么激酶？目前有抑制剂吗？