基于分子对接和QSAR方法预测B-Raf II型抑制剂活性

刘海春 卢帅 冉挺 张艳敏 徐金星 熊潇 徐安阳 陆涛 陈亚东

引用本文: 刘海春, 卢帅, 冉挺, 张艳敏, 徐金星, 熊潇, 徐安阳, 陆涛, 陈亚东. 基于分子对接和QSAR方法预测B-Raf II型抑制剂活性[J]. 物理化学学报, 2015, 31(11): 2191-2206. doi: 10.3866/PKU.WHXB201510134 shu
Citation:  LIU Hai-Chun, LU Shuai, RAN Ting, ZHANG Yan-Min, XU Jin-Xing, XIONG Xiao, XU An-Yang, LU Tao, CHEN Ya-Dong. Accurate Activity Predictions of B-Raf Type II Inhibitors via Molecular Docking and QSAR Methods[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2015, 31(11): 2191-2206. doi: 10.3866/PKU.WHXB201510134 shu

基于分子对接和QSAR方法预测B-Raf II型抑制剂活性

    通讯作者: 陆涛, 陈亚东; 陆涛, 陈亚东
  • 基金项目:

    国家自然科学基金(21102181, 81302634)资助项目 (21102181, 81302634)

摘要: B-Raf激酶在促分裂素原活化蛋白激酶(MAPK)信号转导通路中起着重要作用, 已被确定为癌症治疗非常有吸引力的靶标. 新型高效B-Raf抑制剂的开发成为癌症治疗的一个热门研究领域. 本文以结构多样的B-Raf II型抑制剂为研究对象, 联合应用分子对接和定量构效关系(QSAR)模型研究其定量构效关系去探讨抑制活性的起源. 两个主题作为研究重点: 生物活性构象和描述符. 首先对分子对接方法(Glide、Gold、LigandFit、Cdocker和Libdock)进行准确性评价, 后将研究的对象分子对接到B-Raf活性位点并获得生物活性构象. 基于准确的对接结果, 计算得到16个打分评价函数和21个能量描述符, 以此构建定量构效关系模型. QSAR结果表明模型具有高度精确的拟合和强的预测能力(模型M1: r2 = 0.852, r(CV)2 = 0.790, rpre2 = 0.864; 模型M2: r2 = 0.738, r(CV)2 = 0.812, rpre2 = 0.8605). 同时探讨了对抑制活性有重要影响的描述符, 结果表明打分评价函数(G_Score, -ECD, Dock_Score, PMF)与能量描述符(S(hb_ext), DE(int), Emodel)对抑制活性影响非常大. 通过虚拟筛选和QSAR模型理论预测, 一些新的具有潜在抑制活性的化合物作为B-Raf II型抑制剂被获得. 上述信息对于进一步设计新颖高效的B-Raf II型抑制剂提供了有用的指导.

English

    1. [1]

      (1) Peyssonnaux, C.; Eychene, A. Biol. Cell 2001, 93, 53. doi: 10.1016/S0248-4900(01)01125-X(1) Peyssonnaux, C.; Eychene, A. Biol. Cell 2001, 93, 53. doi: 10.1016/S0248-4900(01)01125-X

    2. [2]

      (2) Davies, H.; Bignell, G. R.; Cox, C.; Stephens, P.; Edkins, S.; Clegg, S.; Teague, J.; Woffendin, H.; Garnett, M. J.; Bottomley, W.; Davis, N.; Dicks, E.; Ewing, R.; Floyd, Y.; Gray, K.; Hall, S.; Hawes, R.; Hughes, J.; Kosmidou, V.; Menzies, A.; Mould, C.; Parker, A.; Stevens, C.; Watt, S.; Hooper, S.; Wilson, R.; Jayatilake, H.; Gusterson, B. A.; Cooper, C.; Shipley, J.; Hargrave, D.; Pritchard-Jones, K.; Maitland, N.; Chenevix-Trench, G.; Riggins, G. J.; Bigner, D. D.; Palmieri, G.; Cossu, A.; Flanagan, A.; Nicholson, A.; Ho, J. W. C.; Leung, S. Y.; Yuen, S. T.; Weber, B. L.; Seigler, H. F.; Darrow, T. L.; Paterson, H.; Marais, R.; Marshall, C. J.; Wooster, R.; Stratton, M. R.; Futreal, P. A. Nature 2002, 417, 949. doi: 10.1038/nature00766(2) Davies, H.; Bignell, G. R.; Cox, C.; Stephens, P.; Edkins, S.; Clegg, S.; Teague, J.; Woffendin, H.; Garnett, M. J.; Bottomley, W.; Davis, N.; Dicks, E.; Ewing, R.; Floyd, Y.; Gray, K.; Hall, S.; Hawes, R.; Hughes, J.; Kosmidou, V.; Menzies, A.; Mould, C.; Parker, A.; Stevens, C.; Watt, S.; Hooper, S.; Wilson, R.; Jayatilake, H.; Gusterson, B. A.; Cooper, C.; Shipley, J.; Hargrave, D.; Pritchard-Jones, K.; Maitland, N.; Chenevix-Trench, G.; Riggins, G. J.; Bigner, D. D.; Palmieri, G.; Cossu, A.; Flanagan, A.; Nicholson, A.; Ho, J. W. C.; Leung, S. Y.; Yuen, S. T.; Weber, B. L.; Seigler, H. F.; Darrow, T. L.; Paterson, H.; Marais, R.; Marshall, C. J.; Wooster, R.; Stratton, M. R.; Futreal, P. A. Nature 2002, 417, 949. doi: 10.1038/nature00766

    3. [3]

      (3) Wan, P. T.; Garnett, M. J.; Roe, S. M.; Lee, S.; Niculescu-Duvaz, D.; Good, V. M.; Jones, C. M.; Marshall, C. J.; Springer, C. J.; Barford, D.; Marais, R. Cell 2004, 116, 855. doi: 10.1016/S0092-8674(04)00215-6(3) Wan, P. T.; Garnett, M. J.; Roe, S. M.; Lee, S.; Niculescu-Duvaz, D.; Good, V. M.; Jones, C. M.; Marshall, C. J.; Springer, C. J.; Barford, D.; Marais, R. Cell 2004, 116, 855. doi: 10.1016/S0092-8674(04)00215-6

    4. [4]

      (4) Samowitz, W. S.; Sweeney, C.; Herrick, J.; Albertsen, H.; Levin, T. R.; Murtaugh, M. A.; Wolff, R. K.; Slattery, M. L. Cancer Res. 2005, 65, 6063. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-05-0404(4) Samowitz, W. S.; Sweeney, C.; Herrick, J.; Albertsen, H.; Levin, T. R.; Murtaugh, M. A.; Wolff, R. K.; Slattery, M. L. Cancer Res. 2005, 65, 6063. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-05-0404

    5. [5]

      (5) Riesco-Eizaguirre, G.; Gutié rrez-Martí nez, P.; Garcí a-Cabezas, M. A.; Nistal, M.; Santisteban, P. Endocr-Relat. Cancer 2006, 13, 257. doi: 10.1677/erc.1.01119(5) Riesco-Eizaguirre, G.; Gutié rrez-Martí nez, P.; Garcí a-Cabezas, M. A.; Nistal, M.; Santisteban, P. Endocr-Relat. Cancer 2006, 13, 257. doi: 10.1677/erc.1.01119

    6. [6]

      (6) Wang, X.; Kim, J. J. Med. Chem. 2012, 55 (17), 7332. doi: 10.1021/jm300613w(6) Wang, X.; Kim, J. J. Med. Chem. 2012, 55 (17), 7332. doi: 10.1021/jm300613w

    7. [7]

      (7) Wilhelm, S. M.; Carter, C.; Tang, L.; Wilkie, D.; McNabola, A.; Rong, H.; Chen, C.; Zhang, X.; Vincent, P.; McHugh, M.; Cao, Y.; Shujath, J.; Gawlak, S.; Eveleigh, D.; Rowley, B.; Liu, L.; Adnane, L.; Lynch, M.; Auclair, D.; Taylor, I.; Gedrich, R.; Voznesensky, A.; Riedl, B.; Post, L. E.; Bollag, G.; Trail, P. A. Cancer Res. 2004, 64, 7099. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-04-1443(7) Wilhelm, S. M.; Carter, C.; Tang, L.; Wilkie, D.; McNabola, A.; Rong, H.; Chen, C.; Zhang, X.; Vincent, P.; McHugh, M.; Cao, Y.; Shujath, J.; Gawlak, S.; Eveleigh, D.; Rowley, B.; Liu, L.; Adnane, L.; Lynch, M.; Auclair, D.; Taylor, I.; Gedrich, R.; Voznesensky, A.; Riedl, B.; Post, L. E.; Bollag, G.; Trail, P. A. Cancer Res. 2004, 64, 7099. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-04-1443

    8. [8]

      (8) Wilhelm, S.; Carter, C.; Lynch, M.; Lowinger, T.; Dumas, J.; Smith, R. A.; Schwartz, B.; Simantov, R.; Kelley, S. Nat. Rev. Drug Discov. 2006, 5 (10), 835. doi: 10.1038/nrd2130(8) Wilhelm, S.; Carter, C.; Lynch, M.; Lowinger, T.; Dumas, J.; Smith, R. A.; Schwartz, B.; Simantov, R.; Kelley, S. Nat. Rev. Drug Discov. 2006, 5 (10), 835. doi: 10.1038/nrd2130

    9. [9]

      (9) Wilhelm, S. M.; Dumas, J.; Adnane, L.; Lynch, M.; Carter, C. A.; Schü tz, G.; Thierauch, K. H.; Zopf, D. Int. J. Cancer 2011, 129 (1), 245. doi: 10.1002/ijc.v129.1(9) Wilhelm, S. M.; Dumas, J.; Adnane, L.; Lynch, M.; Carter, C. A.; Schü tz, G.; Thierauch, K. H.; Zopf, D. Int. J. Cancer 2011, 129 (1), 245. doi: 10.1002/ijc.v129.1

    10. [10]

      (10) Strumberg, D.; Schultheis, B. Expert Opin. Investig. Drugs 2012, 21 (6), 879. doi: 10.1517/13543784.2012.684752(10) Strumberg, D.; Schultheis, B. Expert Opin. Investig. Drugs 2012, 21 (6), 879. doi: 10.1517/13543784.2012.684752

    11. [11]

      (11) Chapman, P. B.; Hauschild, A.; Robert, C.; Haanen, J. B.; Ascierto, P.; Larkin, J.; Dummer, R.; Garbe, C.; Testori, A.; Maio, M.; Hogg, D.; Lorigan, P.; Lebbe, C.; Jouary, T.; Schadendorf, D.; Ribas, A.; O'Day, S. J.; Sosman, J. A.; Kirkwood, J. M.; Eggermont, A. M. M.; Dreno, B.; Nolop, K.; Li, J.; Nelson, B.; Hou, J.; Lee, R. J.; Flaherty, K. T.; McArthur, G. A. N. Engl. J. Med. 2011, 364, 2507. doi: 10.1056/NEJMoa1103782(11) Chapman, P. B.; Hauschild, A.; Robert, C.; Haanen, J. B.; Ascierto, P.; Larkin, J.; Dummer, R.; Garbe, C.; Testori, A.; Maio, M.; Hogg, D.; Lorigan, P.; Lebbe, C.; Jouary, T.; Schadendorf, D.; Ribas, A.; O'Day, S. J.; Sosman, J. A.; Kirkwood, J. M.; Eggermont, A. M. M.; Dreno, B.; Nolop, K.; Li, J.; Nelson, B.; Hou, J.; Lee, R. J.; Flaherty, K. T.; McArthur, G. A. N. Engl. J. Med. 2011, 364, 2507. doi: 10.1056/NEJMoa1103782

    12. [12]

      (12) Bollag, G.; Tsai, J.; Zhang, J.; Zhang, C.; Ibrahim, P.; Nolop, K.; Hirth, P. Nature. Rev. Drug. Discov. 2012, 11, 873. doi: 10.1038/nrd3847(12) Bollag, G.; Tsai, J.; Zhang, J.; Zhang, C.; Ibrahim, P.; Nolop, K.; Hirth, P. Nature. Rev. Drug. Discov. 2012, 11, 873. doi: 10.1038/nrd3847

    13. [13]

      (13) Rheault, T. R.; Stellwagen, J. C.; Adjabeng, G. M.; Hornberger, K. R.; Petro, K. G.; Waterson, A. G.; Dickerson, S. H.; Mook, R. A. Jr.; Laquerre, S. G.; King, A. J.; Rossanese, O. W.; Arnone, M. R.; Smitheman, K. N.; Kane-Carson, L. S.; Han, C.; Moorthy, G. S.; Moss, K. G.; Uehling, D. E. ACS Med. Chem. Lett. 2013, 4, 358. doi: 10.1021/ml4000063(13) Rheault, T. R.; Stellwagen, J. C.; Adjabeng, G. M.; Hornberger, K. R.; Petro, K. G.; Waterson, A. G.; Dickerson, S. H.; Mook, R. A. Jr.; Laquerre, S. G.; King, A. J.; Rossanese, O. W.; Arnone, M. R.; Smitheman, K. N.; Kane-Carson, L. S.; Han, C.; Moorthy, G. S.; Moss, K. G.; Uehling, D. E. ACS Med. Chem. Lett. 2013, 4, 358. doi: 10.1021/ml4000063

    14. [14]

      (14) Kim, D. H.; Sim, T. Arch. Pharm. Res. 2012, 35, 605. doi: 10.1007/s12272-012-0403-5(14) Kim, D. H.; Sim, T. Arch. Pharm. Res. 2012, 35, 605. doi: 10.1007/s12272-012-0403-5

    15. [15]

      (15) Holderfield, M.; Deuker, M. M.; McCormick, F.; McMahon, M. Nat. Rev. Cancer 2014, 14, 455. doi: 10.1038/nrc3760(15) Holderfield, M.; Deuker, M. M.; McCormick, F.; McMahon, M. Nat. Rev. Cancer 2014, 14, 455. doi: 10.1038/nrc3760

    16. [16]

      (16) Ackerman, A.; Klein, O.; McDermott, D. F.; Wang, W.; Ibrahim, N.; Lawrence, D. P.; Gunturi, A.; Flaherty, K. T.; Hodi, F. S.; Kefford, R.; Menzies, A. M.; Atkins, M. B.; Long, G. V.; Sullivan, R. J. Cancer 2014, 120, 1695. doi: 10.1002/cncr.28620(16) Ackerman, A.; Klein, O.; McDermott, D. F.; Wang, W.; Ibrahim, N.; Lawrence, D. P.; Gunturi, A.; Flaherty, K. T.; Hodi, F. S.; Kefford, R.; Menzies, A. M.; Atkins, M. B.; Long, G. V.; Sullivan, R. J. Cancer 2014, 120, 1695. doi: 10.1002/cncr.28620

    17. [17]

      (17) Hartsough, E.; Shao, Y.; Aplin, A. E. J. Invest. Dermatol. 2014, 134, 319. doi: 10.1038/jid.2013.358(17) Hartsough, E.; Shao, Y.; Aplin, A. E. J. Invest. Dermatol. 2014, 134, 319. doi: 10.1038/jid.2013.358

    18. [18]

      (18) Bucheit A. D.; Davies M. A. Biochem. Pharmacol. 2014, 87 (3), 381. doi: 10.1016/j.bcp.2013.11.013(18) Bucheit A. D.; Davies M. A. Biochem. Pharmacol. 2014, 87 (3), 381. doi: 10.1016/j.bcp.2013.11.013

    19. [19]

      (19) Zhang, F.; Lu, T.; Tang, W. F. Prog. Pharm. Sci. 2014, 38, 31. [张帆, 陆涛, 唐伟方. 药学进展, 2014, 38, 31.](19) Zhang, F.; Lu, T.; Tang, W. F. Prog. Pharm. Sci. 2014, 38, 31. [张帆, 陆涛, 唐伟方. 药学进展, 2014, 38, 31.]

    20. [20]

      (20) Enyedy, I. J.; Egan, W. J. J. Comput. Aided Mol. Des. 2008, 22, 161. doi: 10.1007/s10822-007-9165-4(20) Enyedy, I. J.; Egan, W. J. J. Comput. Aided Mol. Des. 2008, 22, 161. doi: 10.1007/s10822-007-9165-4

    21. [21]

      (21) Kroemer, R. T. Curr. Protein Pept. Sci. 2007, 8, 312. doi: 10.2174/138920307781369382(21) Kroemer, R. T. Curr. Protein Pept. Sci. 2007, 8, 312. doi: 10.2174/138920307781369382

    22. [22]

      (22) Lin, J.; Li, Z. G.; Zou, J. W.; Lu, S. Y. Acta Chim. Sin. 2012, 11, 1309. [林军, 李祖光, 邹建卫, 陆绍永. 化学学报, 2012, 11, 1309.](22) Lin, J.; Li, Z. G.; Zou, J. W.; Lu, S. Y. Acta Chim. Sin. 2012, 11, 1309. [林军, 李祖光, 邹建卫, 陆绍永. 化学学报, 2012, 11, 1309.]

    23. [23]

      (23) Li, X. D.; Hou, T. J.; Xu, X. J. Acta Phys. -Chim. Sin. 2005, 21, 504. doi: 10.3866/PKU.WHXB20050509 [李旭东, 侯廷军, 徐筱杰. 物理化学学报, 2005, 21, 504.](23) Li, X. D.; Hou, T. J.; Xu, X. J. Acta Phys. -Chim. Sin. 2005, 21, 504. doi: 10.3866/PKU.WHXB20050509 [李旭东, 侯廷军, 徐筱杰. 物理化学学报, 2005, 21, 504.]

    24. [24]

      (24) Li, M. Y.; Xia, L. Journal of China Pharmaceutical University 2003, 34 (6), 586. [李敏勇, 夏霖. 中国药科大学学报, 2003, 34 (6), 586.](24) Li, M. Y.; Xia, L. Journal of China Pharmaceutical University 2003, 34 (6), 586. [李敏勇, 夏霖. 中国药科大学学报, 2003, 34 (6), 586.]

    25. [25]

      (25) Patel, H. M.; Noolvi, M. N.; Sharma, P.; Jaiswal, V.; Bansal, S.; Lohan, S.; Kumar, S. S.; Abbot, V.; Dhiman, S.; Bhardwaj, V. Med. Chem. Res. 2014, 23, 4991. doi: 10.1007/s00044-014-1072-3(25) Patel, H. M.; Noolvi, M. N.; Sharma, P.; Jaiswal, V.; Bansal, S.; Lohan, S.; Kumar, S. S.; Abbot, V.; Dhiman, S.; Bhardwaj, V. Med. Chem. Res. 2014, 23, 4991. doi: 10.1007/s00044-014-1072-3

    26. [26]

      (26) Maestro, Version 9.0; Schrö dinger, L. L. C.: New York, 2011(26) Maestro, Version 9.0; Schrö dinger, L. L. C.: New York, 2011

    27. [27]

      (27) GOLD, Version 4.0; Astex Technology: Cambridge, 2001(27) GOLD, Version 4.0; Astex Technology: Cambridge, 2001

    28. [28]

      (28) Discovery Studio Client, Version 2.5; Accelrys Inc.: San Diego, 2008(28) Discovery Studio Client, Version 2.5; Accelrys Inc.: San Diego, 2008

    29. [29]

      (29) Chen, L.; Chen, X. J. Mol. Graph. Model. 2012, 33, 35. doi: 10.1016/j.jmgm.2011.11.003(29) Chen, L.; Chen, X. J. Mol. Graph. Model. 2012, 33, 35. doi: 10.1016/j.jmgm.2011.11.003

    30. [30]

      (30) Frą czek, T.; Siwek, A.; Paneth, P. J. Chem. Inf. Model. 2013, 53, 3326. doi: 10.1021/ci400427a(30) Frą czek, T.; Siwek, A.; Paneth, P. J. Chem. Inf. Model. 2013, 53, 3326. doi: 10.1021/ci400427a

    31. [31]

      (31) SYBYL, Version 7.1; Tripos Inc.: St. Louis, Missouri, 63144, U. S. A.(31) SYBYL, Version 7.1; Tripos Inc.: St. Louis, Missouri, 63144, U. S. A.

    32. [32]

      (32) Hassan, M.; Bielawski, J.; Hempel, J.; Waldman, M. Mol. Divers. 1996, 2 (1-2), 64. doi: 10.1007/BF01718702(32) Hassan, M.; Bielawski, J.; Hempel, J.; Waldman, M. Mol. Divers. 1996, 2 (1-2), 64. doi: 10.1007/BF01718702

    33. [33]

      (33) Matter, H.; Potter, T. J. Chem. Inf. Comput. Sci. 1999, 39 (6), 1211. doi: 10.1021/ci980185h(33) Matter, H.; Potter, T. J. Chem. Inf. Comput. Sci. 1999, 39 (6), 1211. doi: 10.1021/ci980185h

    34. [34]

      (34) TSAR Software, Version 3. 3; Accelrys Inc.: Oxford, England(34) TSAR Software, Version 3. 3; Accelrys Inc.: Oxford, England

    35. [35]

      (35) Roy, K. Expert Opin. Drug Discov. 2007, 2, 1567. doi: 10.1517/edc.2007.2.issue-12(35) Roy, K. Expert Opin. Drug Discov. 2007, 2, 1567. doi: 10.1517/edc.2007.2.issue-12

    36. [36]

      (36) Qin, L. T.; Liu, S. S.; Xiao, Q. F.; Wu, Q. S. Environ. Chem. 2013, 32, 1205. [覃礼堂, 刘树深, 肖乾芬, 吴庆生. 环境化学, 2013, 32, 1205.](36) Qin, L. T.; Liu, S. S.; Xiao, Q. F.; Wu, Q. S. Environ. Chem. 2013, 32, 1205. [覃礼堂, 刘树深, 肖乾芬, 吴庆生. 环境化学, 2013, 32, 1205.]

    37. [37]

      (37) Tropsha, A.; Gramatica, P.; Gombar, V. K. QSAR Comb. Sci. 2003, 22, 69.(37) Tropsha, A.; Gramatica, P.; Gombar, V. K. QSAR Comb. Sci. 2003, 22, 69.

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  30
  • 文章访问数:  508
  • HTML全文浏览量:  44
文章相关
  • 收稿日期:  2015-07-09
  • 网络出版日期:  2015-10-12
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章