分子模擬方法驗(yàn)證肺癌分子靶標(biāo)外顯子缺失對(duì)吉非替尼用藥效果的影響

劉鈺寧　高軍暉

摘 要：利用同源建模，構(gòu)造出EGFR的第19位外顯子缺失后的蛋白結(jié)構(gòu)model。然后使用Arguslab軟件，計(jì)算出吉非替尼、ATP分別與野生型蛋白2GS6和突變蛋白model結(jié)合所需要的能量，試圖用理論計(jì)算的方式對(duì)吉非替尼的用藥效果改善作出解釋，下面將總結(jié)研究過程和結(jié)果。

關(guān)鍵詞：非小細(xì)胞肺癌 EGFR 19位外顯子缺失 同源建模 分子對(duì)接

中圖分類號(hào)：R730 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）07（a）-0202-02

利用同源建模，構(gòu)造出EGFR 的第19位外顯子缺失后的蛋白結(jié)構(gòu)model。然后使用Arguslab[1]軟件，計(jì)算出吉非替尼、ATP分別與野生型蛋白2GS6和突變蛋白model結(jié)合所需要的能量，試圖用理論計(jì)算的方式對(duì)吉非替尼的用藥效果改善作出解釋，下面將總結(jié)研究過程和結(jié)果。

1 數(shù)據(jù)來源及同源建模

從PDB網(wǎng)站[2]下載受體材料2GS6.pdb（野生型受體蛋白）。從pubchem網(wǎng)站[3]下載配體材料CID_5957.sdf（吉非替尼）和CID_123631.sdf（ATP）。

同源建模（Homology Modeling）指的是根據(jù)一個(gè)已知蛋白的三維結(jié)構(gòu)和目標(biāo)蛋白的氨基酸序列，構(gòu)建出目標(biāo)蛋白的三維結(jié)構(gòu)[4]。

對(duì)于19位外顯子變異產(chǎn)生的蛋白三維結(jié)構(gòu)，可以采用同源建模進(jìn)行構(gòu)建。同源建模的基本假設(shè)是：如果一個(gè)未知結(jié)構(gòu)蛋白與一個(gè)已知結(jié)構(gòu)蛋白之間的序列相同程度超過30%，則可以以已知蛋白為模版來構(gòu)建未知蛋白的三維結(jié)構(gòu)。

對(duì)于2GS6氨基酸序列，去除746-750位置（19位外顯子對(duì)應(yīng)的5個(gè)氨基酸）的氨基酸。見表1。把上述序列到SWISS-MODEL[5]上進(jìn)行同源建模，以2GS6.pdb為模板，生成的蛋白文件為model.pdb。

圖1是SWISS MODEL給出的同源建模的質(zhì)量評(píng)估圖。橫坐標(biāo)是氨基酸的編號(hào)，從0到350.縱坐標(biāo)是目標(biāo)序列與模版序列的局部相似質(zhì)量值。質(zhì)量值從0到1，數(shù)值越大表示相似度越高。從圖1中可知，相似度幾乎都在60%以上。

2 分子對(duì)接

分子對(duì)接技術(shù)利用理論方法與計(jì)算技術(shù)，模擬出分子的外觀和性質(zhì)，其過程涉及分子之間的空間匹配和能量匹配。Arguslab是一款分子對(duì)接軟件，對(duì)藥物與蛋白質(zhì)大分子結(jié)合所需能量進(jìn)行模擬計(jì)算，用于尋找藥物與受體蛋白間的最佳結(jié)合位點(diǎn)。

以下操作方法與文獻(xiàn)[6]類似。用Openbabel軟件將CID_5957.sdf（吉非替尼）和CID_123631.sdf（ATP）轉(zhuǎn)換成mol格式。用Arguslab軟件選中水分子和雜質(zhì)并刪除。再利用Arguslab軟件對(duì)2GS6、model（同源建模生成的蛋白）和吉非替尼、ATP進(jìn)行兩兩組合，計(jì)算各自的最佳結(jié)合位點(diǎn)。

3 結(jié)果與討論

表2是分子對(duì)接實(shí)驗(yàn)結(jié)果。表內(nèi)數(shù)據(jù)代表受體和配體結(jié)合所需能量。所需能量越低，結(jié)合越容易。

EGFR蛋白既可以與ATP 結(jié)合，激活細(xì)胞的分裂﹑增殖等生理功能；也可與吉非替尼等藥物結(jié)合。但如果藥物已經(jīng)與受體結(jié)合，ATP 就不能再接近受體。從所得出的數(shù)據(jù)分析， 野生基因2GS6與吉非替尼結(jié)合所需能量為-8.07kcal/mol，低于其與ATP能量分子結(jié)合所需能量-7.78kcal/mol。2GS6經(jīng)過19外顯子突變后形成的蛋白和吉非替尼結(jié)合所需能量為-8.52kcal/mol，高于其和ATP能量分子結(jié)合所需能量-8.03kcal/mol。

分析可得出，變異前后藥物分子都會(huì)與蛋白分子結(jié)合而不是ATP分子，所以19位外顯子變異不會(huì)導(dǎo)致耐藥。但由于-7.78-（-8.07）<-8.03-（-8.52），變異后蛋白分子更容易與吉非替尼分子結(jié)合，說明此變異有利于用藥。

參考文獻(xiàn)

[1] Arguslab網(wǎng)址：http：//www.arguslab.com/arguslab.com/ArgusLab.html.

[2] PDB網(wǎng)址：http：//www.rcsb.org/pdb/home/home.do

[3] PubChem網(wǎng)址：http：//pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.

[4] Wikipedia網(wǎng)址：https：//en.m.wikipedia.org/wiki/Homology_modeling.

[5] Guex N.， Peitsch M.C.SWISS-MODEL and the Swiss-Pdb Viewer： an environment for comparative protein modeling[J].Electrophoresis， 1998，18（15）：2714-2723.

[6] 龔雨晨，高軍暉.基于分子對(duì)接方法的肺癌分子靶標(biāo)耐藥機(jī)制研究[J].中外醫(yī)療，2014，33（28）：90-91.