
Citation: CHEN Zheng-Jun, JIANG Qing-Lin, HE Gu, HAN Bo, GUO Li. Multicomplex-Based Pharmacophore and QSAR of Aryl-Sulfamides as Pyruvate Kinase M2 Activators[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2013, 29(08): 1793-1803. doi: 10.3866/PKU.WHXB201305152

芳基磺酰胺类丙酮酸激酶M2激动剂的基于多复合物的药效团模型和定量构效关系
丙酮酸激酶M2(PKM2)是肿瘤治疗中最具发展潜力的靶点之一. 本文以一系列丙酮酸激酶M2-激动剂复合物的晶体结构为基础, 采用基于多复合物的药效团(MCBP)方法产生了PKM2 的药效团模型. 并使用该药效团模型产生了62个芳基磺酰胺类PKM2激动剂的活性构象和分子叠合, 通过三维定量构效关系(3D-QSAR)方法研究了该类PKM2激动剂与PKM2蛋白的相互作用, 并建立了相关预测模型. 比较分子场分析法(CoMFA)和比较分子相似性指数分析法(CoMSIA)模型的交互验证相关系数q2分别为0.545 和0.653, 非交互验证相关系数r2分别为0.966和0.987. 本研究为进一步结构优化、设计和合成新型的PKM2激动剂提供了理论依据.
-
关键词:
-
芳基磺酰胺衍生物
- / 丙酮酸激酶
- / 药效团
- / 比较分子场分析
- / 比较分子相似性指数分析
English
Multicomplex-Based Pharmacophore and QSAR of Aryl-Sulfamides as Pyruvate Kinase M2 Activators
Pyruvate kinase M2 (PKM2) is well-known as a potential target for cancer therapy. In this study, the multicomplex-based pharmacophore (MCBP)-guided method was used to generate a comprehensive pharmacophore of PKM2 kinase based on a collection of crystal structures of PKM2- activator complex. This model was successfully used to identify the bioactive conformation and align 62 structurally diverse aryl-sulfamide derivatives. Quantitative structure-activity relationship (QSAR) analyses were performed on these PKM2 activators based on MCBP-guided alignment. With the comparative molecular field analysis (CoMFA) model, the cross-validated value (q2) was 0.545, and the non-crossvalidated value (r2) was 0.966. With the comparative molecular similarity indices analysis (CoMSIA) model, q2 and r2 were 0.653 and 0.987. These results may provide important information for further design of novel PKM2 activators.
-
-
[1]
(1) Tennant, D. A.; Duran, R. V.; ttlieb, E. Nature Rev. Cancer2010, 10, 267. doi: 10.1038/nrc2817
(1) Tennant, D. A.; Duran, R. V.; ttlieb, E. Nature Rev. Cancer2010, 10, 267. doi: 10.1038/nrc2817
-
[2]
(2) Vander Heiden, M. G. Nature Rev. Drug Discov. 2011, 10, 671.doi: 10.1038/nrd3504(2) Vander Heiden, M. G. Nature Rev. Drug Discov. 2011, 10, 671.doi: 10.1038/nrd3504
-
[3]
(3) Cairns, R. A.; Harris, I. S.; Mak, T.W. Nature Rev. Cancer 2011,11, 85.(3) Cairns, R. A.; Harris, I. S.; Mak, T.W. Nature Rev. Cancer 2011,11, 85.
-
[4]
(4) Levine, A. J.; Puzio-Kuter, A. M. Science 2010, 330, 1340.doi: 10.1126/science.1193494(4) Levine, A. J.; Puzio-Kuter, A. M. Science 2010, 330, 1340.doi: 10.1126/science.1193494
-
[5]
(5) Warburg, O. Science 1956, 123, 309. doi: 10.1126/science.123.3191.309(5) Warburg, O. Science 1956, 123, 309. doi: 10.1126/science.123.3191.309
-
[6]
(6) Vander Heiden, M. G.; Cantley, L. C.; Thompson, C. B. Science2009, 324, 1029. doi: 10.1126/science.1160809(6) Vander Heiden, M. G.; Cantley, L. C.; Thompson, C. B. Science2009, 324, 1029. doi: 10.1126/science.1160809
-
[7]
(7) Dang, C. V.; Kim, J.W.; Gao, P.; Yustein, J. Nat. Rev. Cancer2008, 8, 51. doi: 10.1038/nrc2274(7) Dang, C. V.; Kim, J.W.; Gao, P.; Yustein, J. Nat. Rev. Cancer2008, 8, 51. doi: 10.1038/nrc2274
-
[8]
(8) Robey, R. B.; Hay, N. Semin. Cancer Biol. 2009, 19, 25.doi: 10.1016/j.semcancer.2008.11.010(8) Robey, R. B.; Hay, N. Semin. Cancer Biol. 2009, 19, 25.doi: 10.1016/j.semcancer.2008.11.010
-
[9]
(9) Shaw, R. J. Curr. Opin. Cell Biol. 2006, 18, 598. doi: 10.1016/j.ceb.2006.10.005(9) Shaw, R. J. Curr. Opin. Cell Biol. 2006, 18, 598. doi: 10.1016/j.ceb.2006.10.005
-
[10]
(10) Diaz-Ruiz, R.; Ri ulet, M.; Devin, A. Biochimica et Biophysica Acta-Bioenergetics 2011, 1807, 568. doi: 10.1016/j.bbabio.2010.08.010(10) Diaz-Ruiz, R.; Ri ulet, M.; Devin, A. Biochimica et Biophysica Acta-Bioenergetics 2011, 1807, 568. doi: 10.1016/j.bbabio.2010.08.010
-
[11]
(11) Dombrauckas, J. D.; Santarsiero, B. D.; Mesecar, A. D.Biochemistry 2005, 44, 9417. doi: 10.1021/bi0474923(11) Dombrauckas, J. D.; Santarsiero, B. D.; Mesecar, A. D.Biochemistry 2005, 44, 9417. doi: 10.1021/bi0474923
-
[12]
(12) Takenaka, M.; Yamada, K.; Lu, T.; Kang, R.; Tanaka, T.;Noguchi, T. Eur. J. Biochem. 1996, 235, 366. doi: 10.1111/ejb.1996.235.issue-1-2(12) Takenaka, M.; Yamada, K.; Lu, T.; Kang, R.; Tanaka, T.;Noguchi, T. Eur. J. Biochem. 1996, 235, 366. doi: 10.1111/ejb.1996.235.issue-1-2
-
[13]
(13) Christofk, H. R.; Vander Heiden, M. G.; Harris, M. H.;Ramanathan, A.; Gerszten, R. E.;Wei, R.; Fleming, M. D.;Schreiber, S. L.; Cantley, L. C. Nature 2008, 452, 230.doi: 10.1038/nature06734(13) Christofk, H. R.; Vander Heiden, M. G.; Harris, M. H.;Ramanathan, A.; Gerszten, R. E.;Wei, R.; Fleming, M. D.;Schreiber, S. L.; Cantley, L. C. Nature 2008, 452, 230.doi: 10.1038/nature06734
-
[14]
(14) Mao, J. Z.; Guo,W. H.; Shi, H. S.; Zhao, Y.W.; Yang, H. S.Journal of Sichuan University (Medical Science Edition) 2011,42, 308. [毛婧芝, 郭文浩, 石华山, 赵玉伟, 杨寒朔. 四川大学学报(医学版), 2011, 42, 308.](14) Mao, J. Z.; Guo,W. H.; Shi, H. S.; Zhao, Y.W.; Yang, H. S.Journal of Sichuan University (Medical Science Edition) 2011,42, 308. [毛婧芝, 郭文浩, 石华山, 赵玉伟, 杨寒朔. 四川大学学报(医学版), 2011, 42, 308.]
-
[15]
(15) Boxer, M. B.; Jiang, J. K.; Vander Heiden, M. G.; Shen, M.;Skoumbourdis, A. P.; Southall, N.; Veith, H.; Leister,W.;Austin, C. P.; Park, H.W.; Inglese, J.; Cantley, L. C.; Auld, D.S.; Thomas, C. J. J. Med. Chem. 2010, 53, 1048. doi: 10.1021/jm901577g(15) Boxer, M. B.; Jiang, J. K.; Vander Heiden, M. G.; Shen, M.;Skoumbourdis, A. P.; Southall, N.; Veith, H.; Leister,W.;Austin, C. P.; Park, H.W.; Inglese, J.; Cantley, L. C.; Auld, D.S.; Thomas, C. J. J. Med. Chem. 2010, 53, 1048. doi: 10.1021/jm901577g
-
[16]
(16) Thomas, C. J.; Boxer, M. B.; Jiang, J. K.; Vander Heiden, M. G.;Walsh, M. J.; Brimacombe, K.; Shen, M.; Skoumbourdis, A. P.;Park, H.W.; Cantley, L. C.; Auld, D. S. Abstr. Pap. Am. Chem. Soc. 2011, 242, 233-MEDI.(16) Thomas, C. J.; Boxer, M. B.; Jiang, J. K.; Vander Heiden, M. G.;Walsh, M. J.; Brimacombe, K.; Shen, M.; Skoumbourdis, A. P.;Park, H.W.; Cantley, L. C.; Auld, D. S. Abstr. Pap. Am. Chem. Soc. 2011, 242, 233-MEDI.
-
[17]
(17) Anastasiou, D.; Poulogiannis, G.; Asara, J. M.; Boxer, M. B.;Jiang, J. K.; Shen, M.; Bellinger, G.; Sasaki, A. T.; Locasale, J.W.; Auld, D. S.; Thomas, C. J.; Vander Heiden, M. G.; Cantley,L. C. Science 2011, 334, 1278. doi: 10.1126/science.1211485(17) Anastasiou, D.; Poulogiannis, G.; Asara, J. M.; Boxer, M. B.;Jiang, J. K.; Shen, M.; Bellinger, G.; Sasaki, A. T.; Locasale, J.W.; Auld, D. S.; Thomas, C. J.; Vander Heiden, M. G.; Cantley,L. C. Science 2011, 334, 1278. doi: 10.1126/science.1211485
-
[18]
(18) Anastasiou, D.; Yu, Y. M.; Israelsen,W. J.; Jiang, J. K.; Boxer,M. B.; Hong, B. S.; Tempel,W.; Dimov, S.; Shen, M.; Jha, A.;Yang, H.; Mattaini, K. R.; Metallo, C. M.; Fiske, B. P.; Courtney,K. D.; Malstrom, S.; Khan, T. M.; Kung, C.; Skoumbourdis, A.P.; Veith, H.; Southall, N.;Walsh, M. J.; Brimacombe, K. R.;Leister,W.; Lunt, S. Y.; Johnson, Z. R.; Yen, K. E.; Kunii, K.;Davidson, S. M.; Christofk, H. R.; Austin, C. P.; Inglese, J.;Harris, M. H.; Asara, J. M.; Stephanopoulos, G.; Salituro, F. G.;Jin, S. F.; Dang, L.; Auld, D. S.; Park, H.W.; Cantley, L. C.;Thomas, C. J.; Heiden, M. G. V. Nat. Chem. Biol. 2012, 8, 839.doi: 10.1038/nchembio.1060(18) Anastasiou, D.; Yu, Y. M.; Israelsen,W. J.; Jiang, J. K.; Boxer,M. B.; Hong, B. S.; Tempel,W.; Dimov, S.; Shen, M.; Jha, A.;Yang, H.; Mattaini, K. R.; Metallo, C. M.; Fiske, B. P.; Courtney,K. D.; Malstrom, S.; Khan, T. M.; Kung, C.; Skoumbourdis, A.P.; Veith, H.; Southall, N.;Walsh, M. J.; Brimacombe, K. R.;Leister,W.; Lunt, S. Y.; Johnson, Z. R.; Yen, K. E.; Kunii, K.;Davidson, S. M.; Christofk, H. R.; Austin, C. P.; Inglese, J.;Harris, M. H.; Asara, J. M.; Stephanopoulos, G.; Salituro, F. G.;Jin, S. F.; Dang, L.; Auld, D. S.; Park, H.W.; Cantley, L. C.;Thomas, C. J.; Heiden, M. G. V. Nat. Chem. Biol. 2012, 8, 839.doi: 10.1038/nchembio.1060
-
[19]
(19) Anastasiou, D.; Yu, Y. M.; Israelsen,W. J.; Jiang, J. K.; Boxer,M. B.; Hong, B. S.; Tempel,W.; Dimov, S.; Shen, M.; Jha, A.;Yang, H.; Mattaini, K. R.; Metallo, C. M.; Fiske, B. P.; Courtney,K. D.; Malstrom, S.; Khan, T. M.; Kung, C.; Skoumbourdis, A.P.; Veith, H.; Southall, N.;Walsh, M. J.; Brimacombe, K. R.;Leister,W.; Lunt, S.Y.; Johnson, Z. R.;Yen, K. E.; Kunii, K.;Davidson, S. M.; Christofk, H. R.; Austin, C. P.; Inglese, J.;Harris, M. H.; Asara, J. M.; Stephanopoulos, G.; Salituro, F. G.;Jin, S. F.; Dang, L. N.; Auld, D. S.; Park, H.W.; Cantley, L. C.;Thomas, C. J.; Vander Heiden, M. G. Nat. Chem. Biol. 2012, 8,1008.(19) Anastasiou, D.; Yu, Y. M.; Israelsen,W. J.; Jiang, J. K.; Boxer,M. B.; Hong, B. S.; Tempel,W.; Dimov, S.; Shen, M.; Jha, A.;Yang, H.; Mattaini, K. R.; Metallo, C. M.; Fiske, B. P.; Courtney,K. D.; Malstrom, S.; Khan, T. M.; Kung, C.; Skoumbourdis, A.P.; Veith, H.; Southall, N.;Walsh, M. J.; Brimacombe, K. R.;Leister,W.; Lunt, S.Y.; Johnson, Z. R.;Yen, K. E.; Kunii, K.;Davidson, S. M.; Christofk, H. R.; Austin, C. P.; Inglese, J.;Harris, M. H.; Asara, J. M.; Stephanopoulos, G.; Salituro, F. G.;Jin, S. F.; Dang, L. N.; Auld, D. S.; Park, H.W.; Cantley, L. C.;Thomas, C. J.; Vander Heiden, M. G. Nat. Chem. Biol. 2012, 8,1008.
-
[20]
(20) Jiang, J. K.; Boxer, M. B.; Vander Heiden, M. G.; Shen, M.;Skoumbourdis, A. P.; Southall, N.; Veith, H.; Leister,W.;Austin, C. P.; Park, H.W.; Inglese, J.; Cantley, L. C.; Auld, D.S.; Thomas, C. J. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters2010, 20, 3387. doi: 10.1016/j.bmcl.2010.04.015(20) Jiang, J. K.; Boxer, M. B.; Vander Heiden, M. G.; Shen, M.;Skoumbourdis, A. P.; Southall, N.; Veith, H.; Leister,W.;Austin, C. P.; Park, H.W.; Inglese, J.; Cantley, L. C.; Auld, D.S.; Thomas, C. J. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters2010, 20, 3387. doi: 10.1016/j.bmcl.2010.04.015
-
[21]
(21) Walsh, M. J.; Brimacombe, K. R.; Veith, H.; Bougie, J. M.;Daniel, T.; Leister,W.; Cantley, L. C.; Israelsen,W. J.; VanderHeiden, M. G.; Shen, M.; Auld, D. S.; Thomas, C. J.; Boxer, M.B. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 2011, 21, 6322.doi: 10.1016/j.bmcl.2011.08.114(21) Walsh, M. J.; Brimacombe, K. R.; Veith, H.; Bougie, J. M.;Daniel, T.; Leister,W.; Cantley, L. C.; Israelsen,W. J.; VanderHeiden, M. G.; Shen, M.; Auld, D. S.; Thomas, C. J.; Boxer, M.B. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 2011, 21, 6322.doi: 10.1016/j.bmcl.2011.08.114
-
[22]
(22) Kubinyi, H. Drug Discov. Today 1997, 11, 457.(22) Kubinyi, H. Drug Discov. Today 1997, 11, 457.
-
[23]
(23) Kubinyi, H. Drug Discov. Today 1997, 12, 538.(23) Kubinyi, H. Drug Discov. Today 1997, 12, 538.
-
[24]
(24) SYBYL Molecular Modeling Software; Tripos Inc.: St. Louis,MO, USA, 2012.(24) SYBYL Molecular Modeling Software; Tripos Inc.: St. Louis,MO, USA, 2012.
-
[25]
(25) http://www.rcsb.org(25) http://www.rcsb.org
-
[26]
(26) Discovery Studio, version 3.5; Accelrys Inc.: San Die , CA,USA, 2012.(26) Discovery Studio, version 3.5; Accelrys Inc.: San Die , CA,USA, 2012.
-
[27]
(27) Kang, C. M.; Zhao, X. H.;Wang, X. Y.; Cheng, J. G.; Lü, Y. T.Acta Phys. -Chim. Sin. 2013, 29, 431. [康从民, 赵绪浩, 王新宇, 程家高, 吕英涛. 物理化学学报, 2013, 29, 431.]doi: 10.3866/PKU.WHXB201211151(27) Kang, C. M.; Zhao, X. H.;Wang, X. Y.; Cheng, J. G.; Lü, Y. T.Acta Phys. -Chim. Sin. 2013, 29, 431. [康从民, 赵绪浩, 王新宇, 程家高, 吕英涛. 物理化学学报, 2013, 29, 431.]doi: 10.3866/PKU.WHXB201211151
-
[28]
(28) McIntosh, A. R.; Bookstein, F. L.; Haxby, J. V.; Grady, C. L.Neuroimage 1996, 3, 143. doi: 10.1006/nimg.1996.0016(28) McIntosh, A. R.; Bookstein, F. L.; Haxby, J. V.; Grady, C. L.Neuroimage 1996, 3, 143. doi: 10.1006/nimg.1996.0016
-
[29]
(29) Cramer, R. D. Perspect Drug Discov. Des. 1993, 1, 269.doi: 10.1007/BF02174528(29) Cramer, R. D. Perspect Drug Discov. Des. 1993, 1, 269.doi: 10.1007/BF02174528
-
[30]
(30) Qiao, K.; Zeng, L. X.; Jin, H.W.; Liu, Z. M.; Zhang, L. R. Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28, 1509. [乔康, 曾凌晓, 金宏威,刘振明, 张亮仁. 物理化学学报, 2012, 28, 1509.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201203272(30) Qiao, K.; Zeng, L. X.; Jin, H.W.; Liu, Z. M.; Zhang, L. R. Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28, 1509. [乔康, 曾凌晓, 金宏威,刘振明, 张亮仁. 物理化学学报, 2012, 28, 1509.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201203272
-
[31]
(31) Tropsha, A.; lbraikh, A. J. Mol. Graph. Model. 2002, 20, 269.doi: 10.1016/S1093-3263(01)00123-1(31) Tropsha, A.; lbraikh, A. J. Mol. Graph. Model. 2002, 20, 269.doi: 10.1016/S1093-3263(01)00123-1
-
[32]
(32) Chaudhaery, S. S.; Roy, K. K.; Saxena, A. K. J. Chem Inf. Model. 2009, 49, 1590. doi: 10.1021/ci900049e(32) Chaudhaery, S. S.; Roy, K. K.; Saxena, A. K. J. Chem Inf. Model. 2009, 49, 1590. doi: 10.1021/ci900049e
-
[33]
(33) Ouyang, L.; He, G.; Huang,W.; Song, X. R.;Wu, F. B.; Xiang,M. L. Int. J. Mol. Sci. 2012, 13, 5348. doi: 10.3390/ijms13055348(33) Ouyang, L.; He, G.; Huang,W.; Song, X. R.;Wu, F. B.; Xiang,M. L. Int. J. Mol. Sci. 2012, 13, 5348. doi: 10.3390/ijms13055348
-
[34]
(34) He, G.; Qiu, M. H.; Li, R.; Ouyang, L.;Wu, F. B.; Song, X. R.;Cheng, L.; Xiang, M. L.; Yu, L. T. Chem. Biol. Drug Des. 2012,79, 960. doi: 10.1111/jpp.2012.79.issue-6(34) He, G.; Qiu, M. H.; Li, R.; Ouyang, L.;Wu, F. B.; Song, X. R.;Cheng, L.; Xiang, M. L.; Yu, L. T. Chem. Biol. Drug Des. 2012,79, 960. doi: 10.1111/jpp.2012.79.issue-6
-
[35]
(35) He, G.; Qiu, M. H.; Li, R.; Song, X. R.; Zheng, X.; Shi, J. Y.;Xu, G. B.; Han, J.; Yu, L. T.; Yang, S. Y.; Chen, L. J.;Wei, Y. Q.Molecular Simulation 2011, 37, 31. doi: 10.1080/08927022.2010.517529(35) He, G.; Qiu, M. H.; Li, R.; Song, X. R.; Zheng, X.; Shi, J. Y.;Xu, G. B.; Han, J.; Yu, L. T.; Yang, S. Y.; Chen, L. J.;Wei, Y. Q.Molecular Simulation 2011, 37, 31. doi: 10.1080/08927022.2010.517529
-
[36]
(36) Wu, F. B.; Xu, T.; He, G.; Ouyang, L.; Han, B.; Peng, C.; Song,X. R.; Xiang, M. L. Int. J. Mol. Sci. 2012, 13, 15668.doi: 10.3390/ijms131215668(36) Wu, F. B.; Xu, T.; He, G.; Ouyang, L.; Han, B.; Peng, C.; Song,X. R.; Xiang, M. L. Int. J. Mol. Sci. 2012, 13, 15668.doi: 10.3390/ijms131215668
-
[37]
(37) Clark, M.; Cramer, R. D.; Jones, D. M.; Patterson, D. E.;Simeroth, P. E. Tetrahedron Comput. Method 1990, 3, 47.doi: 10.1016/0898-5529(90)90120-W(37) Clark, M.; Cramer, R. D.; Jones, D. M.; Patterson, D. E.;Simeroth, P. E. Tetrahedron Comput. Method 1990, 3, 47.doi: 10.1016/0898-5529(90)90120-W
-
[38]
(38) Dai, Z. J.; Zhou,W.; Yuan, Z. M. Acta Phys.-Chim. Sin. 2011,27, 1654. [代志军, 周玮, 袁哲明. 物理化学学报, 2011, 27,1654.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20110735
(38) Dai, Z. J.; Zhou,W.; Yuan, Z. M. Acta Phys.-Chim. Sin. 2011,27, 1654. [代志军, 周玮, 袁哲明. 物理化学学报, 2011, 27,1654.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20110735
-
[1]
-

计量
- PDF下载量: 750
- 文章访问数: 763
- HTML全文浏览量: 9