分子模擬方法驗證肺癌分子靶標外顯子缺失對吉非替尼用藥效果的影響

劉鈺寧　高軍暉

摘 要：利用同源建模，構造出EGFR的第19位外顯子缺失后的蛋白結構model。然后使用Arguslab軟件，計算出吉非替尼、ATP分別與野生型蛋白2GS6和突變蛋白model結合所需要的能量，試圖用理論計算的方式對吉非替尼的用藥效果改善作出解釋，下面將總結研究過程和結果。

關鍵詞：非小細胞肺癌 EGFR 19位外顯子缺失 同源建模 分子對接

中圖分類號：R730 文獻標識號：A 文章編號：1672-3791（2015）07（a）-0202-02

利用同源建模，構造出EGFR 的第19位外顯子缺失后的蛋白結構model。然后使用Arguslab[1]軟件，計算出吉非替尼、ATP分別與野生型蛋白2GS6和突變蛋白model結合所需要的能量，試圖用理論計算的方式對吉非替尼的用藥效果改善作出解釋，下面將總結研究過程和結果。

1 數據來源及同源建模

從PDB網站[2]下載受體材料2GS6.pdb（野生型受體蛋白）。從pubchem網站[3]下載配體材料CID_5957.sdf（吉非替尼）和CID_123631.sdf（ATP）。

同源建模（Homology Modeling）指的是根據一個已知蛋白的三維結構和目標蛋白的氨基酸序列，構建出目標蛋白的三維結構[4]。

對于19位外顯子變異產生的蛋白三維結構，可以采用同源建模進行構建。同源建模的基本假設是：如果一個未知結構蛋白與一個已知結構蛋白之間的序列相同程度超過30%，則可以以已知蛋白為模版來構建未知蛋白的三維結構。

對于2GS6氨基酸序列，去除746-750位置（19位外顯子對應的5個氨基酸）的氨基酸。見表1。把上述序列到SWISS-MODEL[5]上進行同源建模，以2GS6.pdb為模板，生成的蛋白文件為model.pdb。

圖1是SWISS MODEL給出的同源建模的質量評估圖。橫坐標是氨基酸的編號，從0到350.縱坐標是目標序列與模版序列的局部相似質量值。質量值從0到1，數值越大表示相似度越高。從圖1中可知，相似度幾乎都在60%以上。

2 分子對接

分子對接技術利用理論方法與計算技術，模擬出分子的外觀和性質，其過程涉及分子之間的空間匹配和能量匹配。Arguslab是一款分子對接軟件，對藥物與蛋白質大分子結合所需能量進行模擬計算，用于尋找藥物與受體蛋白間的最佳結合位點。

以下操作方法與文獻[6]類似。用Openbabel軟件將CID_5957.sdf（吉非替尼）和CID_123631.sdf（ATP）轉換成mol格式。用Arguslab軟件選中水分子和雜質并刪除。再利用Arguslab軟件對2GS6、model（同源建模生成的蛋白）和吉非替尼、ATP進行兩兩組合，計算各自的最佳結合位點。

3 結果與討論

表2是分子對接實驗結果。表內數據代表受體和配體結合所需能量。所需能量越低，結合越容易。

EGFR蛋白既可以與ATP 結合，激活細胞的分裂﹑增殖等生理功能；也可與吉非替尼等藥物結合。但如果藥物已經與受體結合，ATP 就不能再接近受體。從所得出的數據分析， 野生基因2GS6與吉非替尼結合所需能量為-8.07kcal/mol，低于其與ATP能量分子結合所需能量-7.78kcal/mol。2GS6經過19外顯子突變后形成的蛋白和吉非替尼結合所需能量為-8.52kcal/mol，高于其和ATP能量分子結合所需能量-8.03kcal/mol。

分析可得出，變異前后藥物分子都會與蛋白分子結合而不是ATP分子，所以19位外顯子變異不會導致耐藥。但由于-7.78-（-8.07）<-8.03-（-8.52），變異后蛋白分子更容易與吉非替尼分子結合，說明此變異有利于用藥。

參考文獻

[1] Arguslab網址：http：//www.arguslab.com/arguslab.com/ArgusLab.html.

[2] PDB網址：http：//www.rcsb.org/pdb/home/home.do

[3] PubChem網址：http：//pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.

[4] Wikipedia網址：https：//en.m.wikipedia.org/wiki/Homology_modeling.

[5] Guex N.， Peitsch M.C.SWISS-MODEL and the Swiss-Pdb Viewer： an environment for comparative protein modeling[J].Electrophoresis， 1998，18（15）：2714-2723.

[6] 龔雨晨，高軍暉.基于分子對接方法的肺癌分子靶標耐藥機制研究[J].中外醫療，2014，33（28）：90-91.