龔雨晨 高軍暉

1.無錫大橋中學(xué)，江蘇無錫 214135；2.上海生物信息技術(shù)研究中心，上海 200235

基于分子對接方法的肺癌分子靶標(biāo)耐藥機(jī)制研究

龔雨晨1高軍暉2

1.無錫大橋中學(xué)，江蘇無錫 214135；2.上海生物信息技術(shù)研究中心，上海 200235

目的 探討吉非替尼為代表的表皮生長因子受體酪氨酸激酶抑制劑 （epidermal growth factor receptor tyrosine kinases inhibitor，EGFR-TKI）在治療非小細(xì)胞肺癌中起到的作用。方法雖然部分患者治療后產(chǎn)生獲得性耐藥，其耐藥機(jī)制尚未完全闡明。但本文將研究第790位密碼子突變導(dǎo)致吉非替尼耐藥的原理。利用Arguslab軟件，模擬并分析吉非替尼與EGFR野生型和變異型蛋白的結(jié)合情況，試圖對EGFR-TKI的耐藥機(jī)制作出解釋。結(jié)果 野生基因2GS6與吉非替尼結(jié)合所需能量為-8.07 kcal/mol，低于2GS6與ATP結(jié)合所需能量-7.78 kcal/mol，2GS6基因突變?yōu)?IKA后，受體蛋白與吉非替尼的結(jié)合能力降低至-6.96 kcal/mol，與ATP的結(jié)合能力提升至-8.41 kcal/mol。結(jié)論2GS6更易與吉非替尼結(jié)合，患者對吉非替尼藥物敏感，具有臨床意義。

非小細(xì)胞肺癌；表皮生長因子受體；酪氨酸激酶抑制劑；耐藥性；分子對接

肺癌是最常見惡性腫瘤之一，其中約80%為非小細(xì)胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）[1]。手術(shù)切除輔以化療是對其治療的主要手段。然而，多數(shù)患者確診時(shí)已為晚期，失去了手術(shù)機(jī)會，只有約30%的NSCLC患者可以采用手術(shù)切除。而放、化療治療NSCLC的疾病緩解率非常之低，分別只有25%～35%和15%～20%[2-4]，因此。但該文將研究第790位密碼子突變導(dǎo)致吉非替尼耐藥的原理。利用Arguslab軟件，模擬并分析吉非替尼與EGFR野生型和變異型蛋白的結(jié)合情況對EGFR-TKI的耐藥機(jī)制作出解釋，下面將研究結(jié)果總結(jié)報(bào)道如下。

1 樣本資料

1.1 蛋白結(jié)構(gòu)

從PDB網(wǎng)站下載受體材料2GS6.pdb（野生型受體蛋白）和3IKA.pdb（突變受體蛋白）。

1.2 藥物分子及ATP分子

從pubchem網(wǎng)站下載配體材料CID_5957.sdf（吉非替尼）和CID_123631.sdf（ATP)。

1.3 方法

1.3.1 對接前準(zhǔn)備

1.3.1.1 格式轉(zhuǎn)換 用Openbabel軟件將CID_5957.sdf和CID_123631. sdf轉(zhuǎn)換成mol格式。

1.3.1.2 定義活性位點(diǎn) 目前文獻(xiàn)報(bào)道的EGFR基因突變大多數(shù)位于第 719,746～752,761,770～776,790,851,854,858位密碼子[8-10]，該文將定義這些密碼子為對接活性位點(diǎn)。

1.3.1.3 去除水和雜質(zhì) 用Arguslab軟件選中水分子和雜質(zhì)并刪除。

1.3.2 分子對接 該文研究790位密碼子變異導(dǎo)致的吉非替尼耐藥現(xiàn)象。用Arguslab軟件對2GS6、3IKA和吉非替尼、ATP進(jìn)行兩兩組合，計(jì)算各自的最佳結(jié)合位點(diǎn)。

1.3 統(tǒng)計(jì)方法

使用Arguslab軟件對2GS6、3IKA和吉非替尼、ATP結(jié)合情況進(jìn)行分析。

2 結(jié)果

表1是兩類組合的對接結(jié)果，表內(nèi)數(shù)據(jù)代表受體與配體結(jié)合所需能量。結(jié)合所需能量越低，結(jié)合越容易。

表1 Arguslab軟件計(jì)算結(jié)果

EGFR蛋白可與ATP結(jié)合，激活細(xì)胞的分裂、增殖等生理功能。也可與吉非替尼等小分子藥物結(jié)合，藥物占據(jù)了受體上的位置，ATP就不能再接近受體，因而起了一種阻滯的效果[11]。比較表中數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，野生基因2GS6與吉非替尼結(jié)合所需能量為-8.07 kcal/mol，低于2GS6與ATP結(jié)合所需能量。證明了2GS6更易與吉非替尼結(jié)合，患者對吉非替尼藥物敏感。

2GS6基因突變?yōu)?IKA后，受體蛋白與吉非替尼的結(jié)合能力降低至-6.96 kcal/mol，與ATP的結(jié)合能力提升至-8.41 kcal/mol。突變后的3IKA受體蛋白與ATP的結(jié)合能力遠(yuǎn)大于與吉非替尼的結(jié)合能力，因而更易與ATP結(jié)合，臨床表現(xiàn)為患者對吉非替尼產(chǎn)生耐藥。研究認(rèn)為，關(guān)鍵基因突變導(dǎo)致受體蛋白結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，藥物靶位也隨之改變。蛋白與藥物的結(jié)合能力下降，與ATP的結(jié)合能力增加，影響吉非替尼與其靶部位的結(jié)合，引起EGFR-TKI耐藥。

3 討論

近10年來，腫瘤分子靶向藥物治療因特異性好，不良反應(yīng)小，正逐漸成為臨床腫瘤化療的主流。目前，臨床治療NSCLC應(yīng)用最廣的分子靶向藥是以吉非替尼(gefitinib)為代表的表皮生長因子受體酪氨酸激酶抑制劑 (epidermal growth factor receptor-tyrosine kinase inhibiter，EGFR-TKI)。EGFR是受體酪氨酸激酶（tyrosine kinase,TK）erbB／HER家族成員之一，由細(xì)胞外的配體結(jié)合區(qū)、胞內(nèi)的蛋白酪氨酸激酶區(qū)，和二者之間的疏水跨膜結(jié)構(gòu)域構(gòu)成。當(dāng)EGFR與配體結(jié)合后，進(jìn)行同源或異源二聚化，引起胞內(nèi)酪氨酸殘基自身磷酸化，而后激活下游的轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，參與控制細(xì)胞分裂和增殖等生理功能。轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中任何蛋白異常表達(dá)，都會將增殖信號錯(cuò)誤地傳至細(xì)胞核，促使細(xì)胞異常增生[5]。EGFR在許多惡性腫瘤中存在過高表達(dá)，因此成為了肺癌分子靶向藥物治療的熱點(diǎn)，由以上結(jié)果可知，該研究使用的Arguslab軟件，計(jì)算出EGFR第790位密碼子突變的情況下，吉非替尼、ATP分別與野生型蛋白2GS6，突變蛋白3IKA結(jié)合所需要的能量，其中，野生基因2GS6與吉非替尼結(jié)合所需能量為-8.07kcal/mol，低于2GS6與ATP結(jié)合所需能量-7.78 kcal/mol，2GS6基因突變?yōu)?IKA后，受體蛋白與吉非替尼的結(jié)合能力降低至-6.96kcal/mol，與ATP的結(jié)合能力提升至-8.41 kcal/mol，突變后的3IKA受體蛋白與ATP的結(jié)合能力遠(yuǎn)大于與吉非替尼的結(jié)合能力，因而更易與ATP結(jié)合，臨床表現(xiàn)為患者對吉非替尼產(chǎn)生耐藥，以上結(jié)果與張浩等[10]在關(guān)于基于分子對接方法的中藥抗炎機(jī)制研究中所研究的數(shù)據(jù)相一致，具有臨床意義，臨床也證明2GS6更易與吉非替尼結(jié)合，患者對吉非替尼藥物敏感。

且經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)亞裔、女性、非吸煙、腺癌的NSCLC患者常對EGFR-TKI類藥物敏感[6]。進(jìn)一步的研究證實(shí)對EGFR-TKI敏感的NSCLC患者常攜帶EGFR基因突變，最常見的是19外顯子的缺失突變(delE746．A750)和21外顯子的錯(cuò)義突變(L858R)[7]。然而，隨著治療時(shí)間的增長，臨床中有些患者對EGFR-TKI的治療藥物最終產(chǎn)生獲得性耐藥。導(dǎo)致獲得性耐藥的原因主要有EGFR的二次突變，腫瘤誘導(dǎo)的非依賴于EGFR的血管生成，胞內(nèi)EGFR下游信號蛋白非依賴性或組成性活化。其中，EGFR第790位密碼子的二次突變是獲得性耐藥發(fā)生的重要原因。然而目前基因突變對EGFR-TKI的耐藥機(jī)制尚未完全闡明，還需臨床廣泛探討與研究。

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R734.2

A

1674-0742（2014）10（a）－0090-02

2014-06-28）

龔雨晨（1997-），女，江蘇張家港人，中學(xué)生。

高軍暉（1968-），男，杭州人，本科，副研究員，主要從事生物信息、醫(yī)學(xué)信息工作。