基于分子对接方法的肺癌分子靶标耐药机制研究.doc

基于分子对接方法的肺癌分子靶标耐药机制研究 龚雨晨1高军晖2 1.无锡大桥中学，江苏无锡214135；2.上海生物信息技术研究中心，上海xx35 摘要目的探讨吉非替尼为代表的表皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制剂（epidermalgrowthfactorreceptortyrosinekinasesinhibitor，EGFR-TKI）在治疗非小细胞肺癌中起到的作用。方法虽然部分患者治疗后产生获得性耐药，其耐药机制尚未完全阐明。但本文将研究第790位密码子突变导致吉非替尼耐药的原理。利用Arguslab软件，模拟并分析吉非替尼与EGFR野生型和变异型蛋白的结合情况，试图对EGFR-TKI的耐药机制作出解释。结果野生基因2GS6与吉非替尼结合所需能量为-8.07kcal/mol，低于2GS6与ATP结合所需能量-7.78kcal/mol，2GS6基因突变为3IKA后，受体蛋白与吉非替尼的结合能力降低至-6.96kcal/mol，与ATP的结合能力提升至-8.41kcal/mol。结论2GS6更易与吉非替尼结合，患者对吉非替尼药物敏感，具有临床意义。 关键词非小细胞肺癌；表皮生长因子受体；酪氨酸激酶抑制剂；耐药性；分子对接 R734.2A1674-074（4）10（a）090-02 肺癌是最常见恶性肿瘤之一，其中约80%为非小细胞肺癌（non-smallcelllungcancer，NSCLC）1。手术切除辅以化疗是对其治疗的主要手段。然而，多数患者确诊时已为晚期，失去了手术机会，只有约30的NSCLC患者可以采用手术切除。而放、化疗治疗NSCLC的疾病缓解率非常之低，分别只有2535和15202-4，因此。但该文将研究第790位密码子突变导致吉非替尼耐药的原理。利用Arguslab软件，模拟并分析吉非替尼与EGFR野生型和变异型蛋白的结合情况对EGFR-TKI的耐药机制作出解释，下面将研究结果总结报道如下。 1样本资料 1.1蛋白结构 从PDB网站下载受体材料2GS6.pdb（野生型受体蛋白）和3IKA.pdb（突变受体蛋白）。 1.2药物分子及ATP分子 从pubchem网站下载配体材料CID_5957.sdf（吉非替尼）和CID_123631.sdf（ATP)。 1.3方法 1.3.1对接前准备 格式转换用Openbabel软件将CID_5957.sdf和CID_123631.sdf转换成mol格式。 定义活性位点目前文献报道的EGFR基因突变大多数位于第719,746752,761,770776,790,851,854,858位密码子8-10，该文将定义这些密码子为对接活性位点。 去除水和杂质用Arguslab软件选中水分子和杂质并删除。 1.3.2分子对接该文研究790位密码子变异导致的吉非替尼耐药现象。用Arguslab软件对2GS6、3IKA和吉非替尼、ATP进行两两组合，计算各自的最佳结合位点。 1.3统计方法 使用Arguslab软件对2GS6、3IKA和吉非替尼、ATP结合情况进行分析。 2结果 表1是两类组合的对接结果，表内数据代表受体与配体结合所需能量。结合所需能量越低，结合越容易。 EGFR蛋白可与ATP结合，激活细胞的分裂、增殖等生理功能。也可与吉非替尼等小分子药物结合，药物占据了受体上的位置，ATP就不能再接近受体，因而起了一种阻滞的效果11。比较表中数据可以发现，野生基因2GS6与吉非替尼结合所需能量为-8.07kcal/mol，低于2GS6与ATP结合所需能量。证明了2GS6更易与吉非替尼结合，患者对吉非替尼药物敏感。 2GS6基因突变为3IKA后，受体蛋白与吉非替尼的结合能力降低至-6.96kcal/mol，与ATP的结合能力提升至-8.41kcal/mol。突变后的3IKA受体蛋白与ATP的结合能力远大于与吉非替尼的结合能力，因而更易与ATP结合，临床表现为患者对吉非替尼产生耐药。研究认为，关键基因突变导致受体蛋白结构发生变化，药物靶位也随之改变。蛋白与药物的结合能力下降，与ATP的结合能力增加，影响吉非替尼与其靶部位的结合，引起EGFR-TKI耐药。 3讨论 近10年来，肿瘤分子靶向药物治疗因特异性好，不良反应小，正逐渐成为临床肿瘤化疗的主流。目前，临床治疗NSCLC应用最广的分子靶向药是以吉非替尼(gefitinib)为代表的表皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制剂(epidermalgrowthfactorreceptor-tyrosinekinaseinhibiter，EGFR-TKI)。EGFR是受体酪氨酸激酶（tyrosinekinase,TK）erbBHER家族成员之一，由细胞外的配体结合区、胞内的蛋白酪氨酸激酶区，和二者之间的疏水跨膜结构域构成。当EGFR与配体结合后，进行同源或异源二聚化，引起胞内酪氨酸残基自身磷酸化，而后激活下游的转导通路，参与控制细胞分裂和增殖等生理功能。转导通路中任何蛋白异常表达，都会将增殖信号错误地传至细胞核，促使细胞异常增生5。EGFR在许多恶性肿瘤中存在过高表达，因此成为了肺癌分子靶向药物治疗的热点，由以上结果可知，该研究使用的Arguslab软件，计算出EGFR第790位密码子突变的情况下，吉非替尼、ATP分别与野生型蛋白2GS6，突变蛋白3IKA结合所需要的能量，其中，野生基因2GS6与吉非替尼结合所需能量为-8.07kcal/mol，低于2GS6与ATP结合所需能量-7.78kcal/mol，2GS6基因突变为3IKA后，受体蛋白与吉非替尼的结合能力降低至-6.96kcal/mol，与ATP的结合能力提升至-8.41kcal/mol，突变后的3IKA受体蛋白与ATP的结合能力远大于与吉非替尼的结合能力，因而更易与ATP结合，临床表现为患者对吉非替尼产生耐药，以上结果与张浩等10在关于基于分子对接方法的中药抗炎机制研究中所研究的数据相一致，具有临床意义，临床也证明2GS6更易与吉非替尼结合，患者对吉非替尼药物敏感。 且经研究发现亚裔、女性、非吸烟、腺癌的NSCLC患者常对EGFR-TKI类药物敏感6。进一步的研究证实对EGFR-TKI敏感的NSCLC患者常携带EGFR基因突变，最常见的是19外显子的缺失突变(delE746A750)和21外显子的错义突变(L858R)7。然而，随着治疗时间的增长，临床中有些患者对EGFR-TKI的治疗药物最终产生获得性耐药。导致获得性耐药的原因主要有EGFR的二次突变，肿瘤诱导的非依赖于EGFR的血管生成，胞内EGFR下游信号蛋白非依赖性或组成性活化。其中，EGFR第790位密码子的二次突变是获得性耐药发生的重要原因。然而目前基因突变对EGFR-TKI的耐药机制尚未完全阐明，还需临床广泛探讨与研究。 参考文献 1ChenZ,ChengK,WaltonZ,etal.Amurinelungcancerco-clinicaltrialidentifiesgeicmodifiersoftherapeuticresponseJ.Nature,xx,483(7391):613-617. 2AhnMJ,ParkSY,KimWK,etal.AsinglenucleotidepolymorphisminthephospholipaseD1geneisassociatedwithriskofnon-smallcelllungcancerJ.IntJBiomedSci,xx,8(2):121-128. 3BenaigesD,ZanuiM,ChillaronJJ,etal.TwocasesofpituitarymetastasesasinitialpresentationformofsmallcelllungcancerJ.InvestClin,xx,53(4):402-407. 4ShresthaS,JoshiP.Gefitinibmonotherapyinadvancednon-small-celllungcancer:AretrospectiveanalysisJ.JNMAJNepalMedAssoc,xx,52(186):66-71. 5赵宝霞.EGFR突变型NSCLC的EGFRTKI耐药机制体外研究D.大连：大连医科大学,xx:15. 6PaoW,MillerV,ZakowskiM.EGFreceptorgenemutationsaremoninlungcancersfromneversmokersandareassociatedwithsensitivityoftumorstogefitinibanderlotinib外文期刊xx. 7TakezawaK，OkamotoI，TanizakiJ，etalEnhancedanticancereffectofthebinationofBIBW2992andthymidylatesynthase-targetedagentsinnon-smallcelllungcancerwiththeT790MmutationofepidermalgrowthfactorreceptorJMolCancerTher，xx，9(6)：1647-1656 8赵宝霞.EGFR突变型NSCLC的EGFRTKI耐药机制体外研究D.大连：大连医科大学,xx：