鉴定中间体的方法技术

本文描述了一种鉴定靶蛋白折叠中间体的方法，所述中间体适于作为药物研发过程的靶点进行测试。所述方法通过计算机计算实现。所述方法提供了对定义蛋白质折叠途径的事件的时间序列建模的步骤，所述步骤包括沿着所述折叠途径的一种或多种蛋白质折叠中间体的结构和/或能量和/或物理化学性质进行建模和/或计算。然后，所述方法包括以下步骤：基于鉴定特性，沿着模拟的折叠途径鉴定至少一种候选蛋白质折叠中间体，以及基于筛选特性，在所述至少一种候选蛋白质折叠中间体中选择一种或多种靶蛋白折叠中间体。筛选特性与蛋白质折叠中间体的可药用性相关。本公开还包括基于靶向折叠中间体的计算机药物研发的相关方法。体的计算机药物研发的相关方法。体的计算机药物研发的相关方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】鉴定中间体的方法


[0001]本文描述了一种鉴定靶蛋白折叠中间体的方法，所述中间体适于作为药物研发过程的靶点进行测试。所述方法是通过计算机计算实现的。

技术介绍

[0002]蛋白质是如何折叠的，为什么它们会以这种方式折叠，以及每种蛋白质的折叠途径是如何在其序列和结构中编码的，这些问题对于蛋白质的结构与设计、折叠与错误折叠、调节与功能、临床问题及工业应用具有重要意义。
[0003]B.Nolting 1999(蛋白质折叠动力学：生物物理学方法，斯普林格，柏林)；W.A.Eaton等，2000(Annu.Rev.Biophys.Biomol.Struct.29,327)；V.Daggett和A.Fersht 2003(Nat.Rev.Mol.Cell Biol.4,497)描述了理解蛋白质折叠动力学的尝试。确定新的治疗靶点是一个长期的需求。
[0004]在这里，首次证明了一种新的计算方法，能够鉴定蛋白质折叠过程的相关途径，显示出其在鉴定可药用靶蛋白折叠中间体方面的用途，为以前未涉及的药理学靶点的药物研发开辟了新的道路。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的由所附权利要求书限定。
[0006]具体地，本专利技术涉及一种鉴定靶蛋白折叠中间体的方法，所述中间体适于作为药物研发过程的靶点进行测试，并且涉及一种基于靶向折叠中间体的计算机药物研发方法。
[0007]特别地，本专利技术允许鉴定一旦与选择的配体结合就稳定的折叠中间体，这可以使得例如稳定的折叠中间体从细胞中去除，从而抑制其活性。
[0008]在另一个实施方案中，本专利技术允许鉴定一旦与选定的配体结合就可以稳定并且可能被活化的中间体。
附图说明
[0009]图1：人类PrPC折叠途径构象的频率分布直方图，用偏置函数法(BF)计算。轨迹被投射在本文描述的两个集合变量上：天然接触的分数Q与天然结构的均方根偏差(RMSD)(PDB代码：1QLZ)。
[0010]图2：代表了PrPC折叠中间体中访问量最大的结构的三个主要簇(称为簇C1、C2和C3)。
[0011]图3：朊病毒蛋白PrP(FI
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PrP)折叠中间体中的潜在可药用性区域。
具体实施方式
[0012]本文描述了一种鉴定靶蛋白折叠中间体的方法，所述中间体适于作为药物研发过程的靶点进行测试。
[0013]所述方法包括如下所述步骤，这些步骤通过计算机计算来实现。
[0014]所述方法提供了对定义蛋白质折叠途径的事件的时间序列建模的步骤，所述步骤包括对沿着所述折叠途径的一种或多种蛋白质折叠中间体的结构和/或能量和/或物理化学性质进行建模和/或计算。所述建模步骤可以包括，例如，沿着折叠途径对蛋白质折叠中间体依次建模。
[0015]然后，所述方法包括基于鉴定特性(包括所述结构和能量和/或物理化学性质)，沿着模拟的折叠途径鉴定至少一种候选蛋白质折叠中间体的步骤；以及基于筛选特性(包括所述结构和能量和/或物理化学性质)，在所述至少一种候选蛋白质折叠中间体中选择一种或多种靶蛋白折叠中间体的步骤。
[0016]所述筛选特性与蛋白质折叠中间体的可药用性相关。
[0017]根据本说明书，“折叠途径”描述了随着时间的推移蛋白质从未折叠到自然折叠的转变，即氨基酸链如何达到热力学稳定状态。
[0018]在本专利技术的一个实施方案中，本说明书中提到的“蛋白质折叠”和“折叠途径”的应用背景为内源性蛋白质合成，而不是变性或复性过程或构象异构体或“短暂的构象”。
[0019]根据本说明书，“可药用性”是蛋白质或蛋白质的任何“构象异构体”结合药物(例如，小分子、任何其他有机化合物、肽或抗体)的能力，从而为患者带来潜在的治疗益处。“构象异构体”是同一多肽的不同构象。它反映了多肽的构象异构和大分子热力学状态的统计特性。
[0020]如上所述，所述方法提供了两个不同的步骤：“鉴定候选蛋白质折叠中间体”(基于折叠中间体的第一组特性，在本说明书中称为“鉴定特性”)和“筛选靶蛋白折叠中间体”(基于折叠中间体的第二组特性，在本说明书中称为“筛选特性”)两个不同的步骤。
[0021]在说明书的以下部分，将描述“鉴定特性”和“筛选特性”的几个实例。显然，“鉴定特性”和“筛选特性”可以不同，并且在本专利技术的优选实施例中实际上是不同的。
[0022]根据所述方法的一个实施方案，所述鉴定特性包括蛋白质折叠中间体的能量和/或物理化学性质。
[0023]根据本实施方案的实施选项，鉴定特性包括蛋白质的中间体和天然状态之间的自由能障，或介于中间体与朝向天然状态的下一个中间体之间的自由能障。在这种情况下，鉴定步骤包括将一种中间体鉴定为“候选蛋白质折叠中间体”，所述中间体的特征在于所述中间体与天然状态或朝向天然状态的下一个中间体之间的自由能障大于自由能阈值。
[0024]在一个实施例中，自由能阈值为7.5kJ/mol。
[0025]根据所述实施方案的另一个实施方案，鉴定特性包括中间体的寿命，定义为从中间体到天然状态或沿着折叠途径到下一个中间体的转变的反向速度。
[0026]在这种情况下，所述方法进一步包括评估所述中间体的寿命的步骤，并且鉴定步骤包括将寿命长于最小寿命阈值的中间体鉴定为“候选蛋白质折叠中间体”。
[0027]在一个实施例中，最小寿命阈值可以是生理条件下蛋白质半衰期的至少三倍。
[0028]根据本方法的一个实施方案，鉴定至少一种候选蛋白质折叠中间体的步骤包括鉴定亚稳态。
[0029]现在考虑第二组特性，即“筛选特性”，提供了以下详细信息。
[0030]根据本方法的一个实施方案，筛选特性包括与所考虑的候选蛋白质折叠中间体的
可药用性相关的结构特性。
[0031]根据本方法的另一个实施方案，筛选特性包括用于蛋白质热点(hot
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spot)识别的评分参数。
[0032]在本说明书中，与药物研究中常用的术语一致，“热点”是靶蛋白上具有高配体结合倾向的位点，因此对药物研发具有重要意义。
[0033]根据本方法的一个实施方案，筛选步骤还包括选择天然状态下不存在的具有筛选特性的中间体作为靶蛋白折叠中间体。
[0034]根据一个实施方案，筛选步骤还包括选择天然状态下不存在的具有可药用性口袋(pocket)的中间体作为靶蛋白折叠中间体。
[0035]在本说明书中，与药物研究领域中常用的术语一致，术语“口袋”表示蛋白质三级结构中适宜结合小分子的空腔。
[0036]特别地，可药用性口袋的概念是指一种与疾病相关的蛋白质靶点的特定结合位点，能够结合药物样分子从而获得调节蛋白质的生理功能。
[0037]当不能从3D结构(例如配体
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蛋白复合物)或其他实验数据(例如耐药性突变)中确定结合位点时，可以使用计算方法来建议可能的位点。
[0038]本说明书的以下内容提及在所述方法中用于表征结合位点/本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于鉴定靶蛋白折叠中间体的方法，所述中间体适于作为药物研发过程的靶点进行测试，所述方法包括以下步骤，通过计算机计算来实现：
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对定义蛋白质折叠途径的事件的时间序列建模，包括沿着所述折叠途径的一种或多种蛋白质折叠中间体的结构和/或能量和/或物理化学性质进行建模和/或计算；
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基于包括所述结构和能量和/或物理化学性质的鉴定特性，沿着模拟的折叠途径鉴定至少一种候选蛋白质折叠中间体；
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基于包括所述结构和能量和/或物理化学性质的筛选特性，在所述至少一种候选蛋白质折叠中间体中选择一种或多种靶蛋白折叠中间体，所述筛选特性与蛋白质折叠中间体的可药用性相关。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述鉴定特性包括蛋白质折叠中间体的能量和/或物理化学性质。3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其中所述筛选特性包括：
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与所考虑的候选蛋白质折叠中间体的可药用性相关的结构特性，和/或
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蛋白质热点识别的评分参数。4.根据权利要求1～3中任一项所述的方法，其中筛选步骤进一步包括：选择天然状态下不存在的具有筛选特性的中间体作为靶蛋白折叠中间体。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述筛选步骤进一步包括：选择天然状态下不存在的具有可药用性口袋的中间体作为靶蛋白折叠中间体；或者选择具有可药用性口袋的中间体，其特征在于可药用性口袋的均方根偏差大于天然状态下存在的口袋的均方根偏差阈值。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中：所述鉴定特性包括蛋白质的中间体和天然状态之间的自由能障，或介于中间体与朝向天然状态的下一个中间体之间的自由能障，以及所述鉴定中间体作为候选蛋白质折叠中间体的步骤，其特征在于所述中间体与天然状态或朝向天然状态的下一个中间体之间的自由能障大于自由能阈值。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，进一步包括：
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评估中间体的寿命，定义为从中间体到天然状态或沿着折叠途径到下一个中间体转变的反向速度；其中所述鉴定步骤包括将寿命长于最小寿命阈值的中间体鉴定为候选蛋白质折叠中间体。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述鉴定至少一种候选蛋白质折叠中间体的步骤包括鉴定亚稳态。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中：所述筛选特性包括在所考虑的候选蛋白质折叠中间体中可药用性口袋的存在，其中可药用性口袋根据口袋参数来定义，并且所述筛选步骤包括基于所述口袋参数与对应阈值的比较，在所鉴定的候选蛋白质折叠中间体中选择一种或多种靶蛋白折叠中间体。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述口袋参数包括尺寸参数、和/或形状参数、和/
或位置参数、和/或疏水性与亲水性的比率。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述口袋尺寸参数包括口袋的容积和/或口袋的深度，和/或口袋的封闭和/或暴露程度。12.根据权利要求3...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得罗，
申请(专利权)人：泰莱托恩基金会特伦托大学，
类型：发明
国别省市：