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FP7

KIBinding Ergebnis in Kürze

Projektreferenz: 299136
Gefördert unter: FP7-PEOPLE
Land: Vereinigtes Königreich

Meta-dynamische Berechnungen für die Analyse von Anti-Krebs-Medikamenten

Kinasen sind Zellsignalproteine, die mit Krebs in Verbindung gebracht werden und als Ziele für die Wirkstoffforschung dienen. Neuartige Berechnungstechniken helfen, die Bindungsmechanismen von Kinase-Inhibitoren zu untersuchen.
Meta-dynamische Berechnungen für die Analyse von Anti-Krebs-Medikamenten
Protein-Kinasen (PK) sind die Hauptelemente der Zellsignalisierung, die bei der Steuerung von Prozessen wie Zellproliferation, Differenzierung und Beweglichkeit helfen. Ihr Übergang von einem inaktiven zu einem aktiven Zustand wird streng kontrolliert. PK-Mutationen können sie in aktiviertem Zustand blockieren und werden mit vielen Arten von Krebs in Verbindung gebracht.

B-Raf ist eine PK, die Teil des RAS-RAF-MEK-Signalwegs ist. Sie mutiert in 8% aller Krebserkrankungen, und 80% aller Fälle von Melanomen weisen eine aktivierende V600E-Mutation des Proteins auf. Vemurafenib und Dabrafenib wurden für die erfolgreiche Hemmung von B-Raf mithilfe von V600E verwendet. Allerdings entwickeln manche Patienten bei Einnahme dieser Medikamente sekundäre Tumoren mit Wildtyp-B-Raf als Folge der trans-Aktivierung durch einen Dimerisierungs-abhängigen Mechanismus.

Wildtyp-B-Raf erfordert Dimerisierung für die vollständige Aktivierung und frühere Studien haben bestätigt, dass B-Raf-Inhibitoren eine paradoxe Aktivierung verursachen, indem sie an das Wildtyp-Protein-Monomet binden. Ziel des EU-geförderten Projekts KIBINDING (Improving the selectivity of kinase inhibitors: characterizing binding mechanisms of inhibitors targeting inactive states and allosteric sites) war es, die Wirkung der V600E-Mutation auf die Konformation des B-Raf-Monomers und den Mechanismus der trans-Aktivierung auf der molekularen Ebene zu bestimmen. Für die Analyse übernahmen Wissenschaftler rechnerische Molekulardynamik (MD)-Simulationen und ein verbessertes Probenahmeverfahren nach dem neusten Stand der Technik, Parallel-Tempering-Metadynamik (PT-metaD).

Die Anwendung von MD/PT-metaD zur Berechnung der freien Energieflächen (FES) der Wildtyp- und Mutanten-B-Raf-Monomere zeigte, dass der aktive Zustand des Mutanten durch die Mutation stabilisiert wird. Die FES zeigten auch, dass die Mutation die Barriere für den Inaktivierungsübergang erhöht und so die PK im aktiven Zustand festhält. Das Zwischenprodukt des Übergangs des Wildtyps von aktiv zu inaktiv könnte ein potentielles Ziel beim Design von Inhibitoren für die Behandlung von Krebs bieten.

Forscher führten MD an dem Wildtyp-Dimer, dem V600E-mutierten Dimer und dem Wildtyp-Diner gebunden mit einem Inhibitor an einer der aktiven Stellen durch. Komponentenanalyse und elastische Netzwerkanalyse wurden durchgeführt, um Rückstände zu identifizieren, die an der allosterischen Kommunikation innerhalb des Dimers beteiligt sind. Die Ergebnisse würden helfen, die Wirkung der Mutation auf die Dimerisierung zu beurteilen.

Da viele onkogene Mutationen zu einem Wechsel zur aktiven PK-Konformation führen, könnte sich die Entwicklung von Inhibitoren für diese Phase als Schlüssel für die Krebsbehandlung erweisen. Die MD/PT-metaD-Analyse ermöglicht die Untersuchung der Bindungsmechanismen von Inhibitoren, die auf die inaktive Konformation und allosterische Stellen abzielen.

Verwandte Informationen

Schlüsselwörter

metadynamische Berechnungen, Anti-Krebs-Medikament, Inhibitor, Proteinkinase, B-Raf, KIBINDING, Flächen freier Energie
Datensatznummer: 183172 / Zuletzt geändert am: 2016-08-12
Bereich: Biologie, Medizin