一种蛋白-蛋白相互作用调节剂及应用和评价方法技术

本发明专利技术提供了一种蛋白

【技术实现步骤摘要】
一种蛋白
‑
蛋白相互作用调节剂及应用和评价方法


[0001]本专利技术属于医学领域，具体涉及一种蛋白
‑
蛋白相互作用(PPI)调节剂


技术介绍

[0002]蛋白质作为生命的基本组成部分，主要通过人类蛋白相互作用组中的65万种蛋白质
‑
蛋白质相互作用位点(PPI)来发挥调控作用。新兴的PPI调节剂具有令人兴奋的能力，可作为特定的探针调节复杂的生物信号，并具有巨大的治疗潜力，以纠正各种人类疾病中异常的PPI，包括但不限于：癌症、感染性疾病和神经退行性疾病。与传统的酶和受体靶点相比，PPI靶点总是亲和力较低，因为蛋白质表面十分平坦且不连续，缺乏分散的结合口袋。为了解决这个问题，抗体分子被用于靶向细胞外PPI，其中一些已被批准临床应用，例如用于阻断PD
‑
1/PD
‑
L1相互作用的Nivolumab和用于干扰CTLA
‑
4/B7相互作用的Ipilimumab。然而，由于细胞内还原环境会导致拓扑结构的丧失，从而使得抗体在细胞内不起作用。
[0003]另外，现有技术中一般尝试通过原子分子动力学(MD)模拟来计算亲和力的贡献，然而，传统的MD方法无法满足区分拓扑的需求。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术中存在的技术问题之一，本专利技术提供了一种蛋白
‑
蛋白相互作用调节剂、应用和评价方法，将靶向p53
‑
MDM2肽调节剂(称作CPAP)进行同源二聚体连接，通过综合分析结合焓的变化以及平移熵和旋转熵的损失，建立了一种全新的统计力学理论指导的方法来量化不同拓扑结构配体的亲和力，得出CPAP同源二聚化可以将其亲和力提高两个数量级；同时借助亲金相互作用驱动的自组装策略，将
Dimer
CPAP和
Mono
CPAP被纳米工程化成金(Ⅰ)
‑
CPAP超分子，进一步克服了细胞内化和肿瘤积聚的药理学障碍。
[0005]一方面，本专利技术提供了一种蛋白
‑
蛋白相互作用调节剂，所述调节剂为同源二聚体。
[0006]进一步的，所述调节剂为经过同源二聚体连接的靶向p53
‑
MDM2肽调节剂。
[0007]本专利技术中，所述调节剂采用Au(I)
‑
肽硫醇前体之间的亲金性驱动自组装。
[0008]优选的，所述p53
‑
MDM2的多肽调节剂被用来通过一个由6
‑
氨基己酸和两个PEG组成的连接剂进行同源二聚化。
[0009]另外一方面本专利技术提供了一种蛋白
‑
蛋白相互作用调节剂在癌症、感染性疾病、神经退行性疾病治疗药物方面的应用。
[0010]第三方面，本专利技术提供了一种不同拓扑配体的亲和力评价方法，所述方法通过综合分析结合焓的变化以及平移熵和旋转熵的损失来量化不同拓扑结构配体的亲和力。
[0011]本专利技术中所述受体
‑
配体键解离常数的表达式如下
[0012][0013]其中V是溶液的体积，ΔG表示结合时的自由能差，kB是玻尔兹曼常数，T是温度；解
离常数与受体或配体的旋转相空间体积成正比。对于相同的受体和配体，单体和二聚体的结合焓U
b
和结合平移体积V
b
不会改变，这导致它们的平移熵ΔS
trans
损失也相同。因此，和之间的差异由旋转熵ΔS
rot
的损失决定，其中旋转熵与旋转相空间体积有关。由于相同蛋白质的旋转相空间体积不会发生变化，因此由其他三个旋转相空间体积(Ω
R
,Ω
L
,和Ω
RL
)确定。
[0014]对于MDM2和
Mono
PAP蛋白质之间的结合，受体(即MDM2)和配体(即
Mono
PAP)都可以自由旋转，其中一个具有θ,和φ为欧拉角。旋转相空间可以用这三个欧拉角定量描述。MDM2和
Dimer
CPAP蛋白之间的结合，MDM2仍然可以自由旋转，这将导致然而，由于连接体很短(～1nm)，
Dimer
CPAP的两个结合域之间存在显著的空间效应，这将强烈限制
Dimer
CPAP结合域的自由旋转。这意味着
Dimer
CPAP在结合时的旋转熵损失要比
Mono
PAP在结合时的旋转熵损失要小得多。因此，本专利技术评价方法研究表明，
Dimer
CPAP的亲和力将大大高于
Mono
CPAP。
[0015]本专利技术中，所述自由能差ΔG由下式计算：
[0016][0017]其中U
b
是受体和配体的结合焓，ΔS
trans
＝
‑
k
B
ln(V
b
/V)是与Vb结合时的平移熵损失，Vb是受体和配体的结合平移体积，ΔS
rot
＝
‑
k
B
ln(Ω
RL
Ω
b
/Ω
R
Ω
L
)是与Ω
RL
结合时的旋转熵损失，Ω
RL
是受体
‑
配体键的旋转空间体积，Ω
b
是配体结合域相对于键中受体结合域的旋转空间体积，Ω
R
和Ω
L
是自由受体和配体的旋转空间体积。
[0018]通过实施本专利技术的技术方案，可以达到以下有益效果:
[0019](1)本专利技术不仅提出了一种计算具有不同拓扑结构的PPI调节剂亲和力的物理力学方法，而且提供了一种通用且简单的同源二聚化策略来优化靶向细胞内PPI调节剂的结合亲和力。
[0020](2)本专利技术的CPAP同源二聚化可以将亲和力提高两个数量级，通过等温滴定量热法(ITC)测量的亲和力定量能够充分证明上述结论。
[0021](3)本专利技术利用亲金相互作用驱动的自组装，将
Dimer
CPAP和
Mono
CPAP纳米工程化为金(I)
‑
CPAP超分子，以克服细胞内化和肿瘤积累的药理障碍。正如预期的那样，Nano
‑
Dimer
CPAP比Nano
‑
Mono
CPAP更有效地恢复了p53信号通路。此外，在LUAD同种异体移植模型和LUAD患者来源的异种移植(PDX)小鼠模型中，CPAP同二聚化在效力方面的优越性得到了充分验证，同时保持了良好的药物安全性。
附图说明
[0022]图1为本专利技术的二聚体策略在干预疾病PPI中的结合亲和力的统计力学理论。
[0023]其中图1(A)统计力学理论的说明；图1(B)
Dimer<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种蛋白
‑
蛋白相互作用调节剂，其特征在于，所述调节剂为同源二聚体。2.根据权利要求1所述的一种蛋白
‑
蛋白相互作用调节剂，其特征在于，所述调节剂为经过同源二聚体连接的靶向肽调节剂。3.根据权利要求1所述的一种蛋白
‑
蛋白相互作用调节剂，其特征在于，所述调节剂采用Au(I)
‑
肽硫醇前体之间的亲金性驱动自组装。4.根据权利要求2所述的一种蛋白
‑
蛋白相互作用调节剂，其特征在于，所述多肽调节剂被用来通过一个由6
‑
氨基己酸和两个PEG组成的连接剂进行同源二聚化。5.如权利要求1
‑
3任一项所述的一种蛋白
‑
蛋白相互作用调节剂在癌症治疗药物方面的应用。6.如权利要求1
‑
3任一项所述的一种蛋白
‑
蛋白相互作用调节剂在感染性疾病治疗药物方面的应用。7.如权利要求1
‑
3任一项所述的一种蛋白
‑
蛋白相互作用调节剂在神经退行性疾病治疗药物方面的应用。8.一种不同拓扑配体的亲和力评价方法，其特征在于，所述方法通过综合分析结合焓的变化以及平移熵和旋转熵的损失来量化不同拓扑结构配体的亲和力。9.如权利要求8所述的一种不同拓扑配体的亲和力评价方法，其特征在于：所述量化不同拓扑结构配体的亲和力的方法具体由受体
‑
配体键解离常数的表达式实现，表达式如下：其中V是溶液的体积，ΔG表示结合时的自由能差，k
B
是玻尔兹曼常数，T是温度；解离常数与受体或配体的旋转相空间体积成正比。10.如权利要求9所述的一种不同拓扑...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫瑾，何旺骁，徐光魁，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：