Abstract
S100A8 og epidermal vekstfaktor reseptor (EGFR) proteiner er proto-onkogener som er sterkt uttrykt i en rekke krefttyper. EGFR fremmer cellulær proliferasjon, differensiering, migrasjon og overlevelse ved å aktivere molekylære stier. Involvering av proinflammatoriske S100A8 i tumorcelledifferensiering og progresjon er i stor grad uklart og ikke undersøkt hos nyrekreft (KC). S100A8 og EGFR er potensielle terapeutiske biomarkører og anticancer narkotika mål for KC. I denne studien utforsket vi molekylære mekanismer for interaksjon profiler av begge molekyler med potensielle kreft narkotika. Vi foretok transcriptional profilering i Saudi KCs hjelp Affymetrix HuGene 1,0 ST arrays. Vi identifiserte 1478 betydelig uttrykte gener, inkludert S100A8 og EGFR overekspresjon, ved hjelp av cut-off p-verdi 0,05 og brett endring ≥2. I tillegg har vi sammenlignet og bekreftet våre funn med uttrykk data tilgjengelig på NCBI er GEO database. Et betydelig antall av gener assosiert med cancer viste involvert i cellesyklusprogresjon, DNA-reparasjon, tumor morfologi, utvikling av vev og celleoverlevelse. Åreforkalkning signalering, leukocytter bloduttredelse signalering, hakk signalering, og IL-12 signal var de mest betydelig forstyrret signalveier. Denne studien gir en innledende transcriptional profilering av Saudi KC pasienter. Vår analyse antyder distinkte transcriptomic signaturer og trasé underliggende molekylære mekanismer av KC progresjon. Molekylær docking-analyse viste at kinase inhibitor «midostaurin» har blant de utvalgte narkotika mål, de beste ligand egenskaper til S100A8 og EGFR, med implikasjonen at dets bindende hemmer nedstrøms signalering i KC. Dette er den første strukturbasert docking studie for de utvalgte protein mål og kreft narkotika, og resultatene indikerer S100A8 og EGFR som attraktive kreft mål og midostaurin med effektiv narkotika egenskaper for terapeutisk intervensjon i KC
Citation. Mirza Z, Schulten HJ, farsi HM, Al-Maghrabi JA, Gari MA, Chaudhary AG, et al. (2015) Molekylær interaksjon av en Kinase Inhibitor midostaurin med kreft narkotika Targets, S100A8 og EGFR: Transkripsjonell Profilering og molekylær Docking Study for nyrekreft Therapeutics. PLoS ONE 10 (3): e0119765. doi: 10,1371 /journal.pone.0119765
Academic Redaktør: Jaydutt V. Vadgama, Charles R. Drew University of Medicine and Science, UNITED STATES
mottatt: 9 september 2014; Godkjent: 16 januar 2015; Publisert: 19 mars 2015
Copyright: © 2015 Mirza et al. Dette er en åpen tilgang artikkelen distribueres under betingelsene i Creative Commons Attribution License, som tillater ubegrenset bruk, distribusjon og reproduksjon i ethvert medium, forutsatt den opprinnelige forfatteren og kilden krediteres
Data Tilgjengelighet: All relevant data er i avisen og dens saksdokumenter filer
Finansiering:.. Dette arbeidet ble støttet av kong Abdullah City for Science and Technology, Riyadh, Saudi-Arabia (KACST, Strategisk Prosjekt ID 10-BIO1258-03 og 10- BIO1073-03) og deanship av Research, kong Abdulaziz universitet (Prosjekt ID: HiCi-1434-117-2). Finansiører hadde ingen rolle i studiedesign, datainnsamling og analyse, beslutning om å publisere, eller utarbeidelse av manuskriptet
Konkurrerende interesser:.. Forfatterne har erklært at ingen konkurrerende interesser eksisterer
Innledning
Kreft er en global stort helseproblem. Feilregulering i molekylære signalveier er et kjennetegn på kreft initiering og progresjon [1-3]. Nyrekreft (KC) står for om lag 1,5 prosent av alle kreftdødsfall. Spesielt er KC vanlig hos overvektige mannlige befolkning [4]. Kirurgisk tumorreseksjon er standard kurativ behandling. Metastatisk KC er nesten nonresponsive til konvensjonelle systemiske behandlinger og nesten alle pasienter dør av metastaser. Mangel på lovende biomarkører for effektiv målrettet kjemoterapi utgjør en stor utfordring i KC ledelse. Bedre forståelse av de molekylære mekanismene effektive i KC har utvidet vinduet for utvikling av effektive målrettet terapi [5,6]. High-throughput microarray plattformer er godt egnet for identifikasjon av de nye indusert eller undertrykt skyldige sykdomsrelaterte gener [7]. Molekyler som viser direkte engasjement i en biokjemisk eller regulatorisk vei som fører til sykdommen er potensielt kreft mål. Drug /molekyl interaksjoner som involverer disse målene kan enten bli etterforsket av co-krystallisering eller testet av docking simulering for å identifisere molekylære interaksjoner som kreves for rasjonell legemiddel designe [8]. Høy gjennomstrømming docking er nøkkelen inngang for medisiner [9,10]. Transcriptomic profilering og funksjonell sti analyse i KC har identifisert flere signifikant forskjellig uttrykt gener, inkludert S100A8 og EGFR. Vi prøvde å vurdere deres potensial som KC narkotika mål av
i silico
docking med kjent protein kinase hemmere. Samlet denne studien illustrerer strukturen-baserte virtuelle screening og ligand-protein dokking av kreftmedisiner, f.eks midostaurin, enzastaurin, og gefitinib, med antikreft mål, S100A8 og EGFR.
S100A8 er et lite (10 kDa) proinflammatory protein av S100 familie, som har en tendens til å danne heterodimere komplekser med S100A9 (S100A8 /A9) [9 ], som gjennomgår konformasjonsendringer ved Ca
2+ binding og funksjon som intracellulære Ca
2 + sensorer [10]. Under fysiologiske forhold, er disse Ca
2 + bindende EF hånd type proteiner konstitutivt uttrykt av myeloide celler [11-13]. Men under patologiske tilstander som inflammasjon og kreft, er en økt ekspresjon av S100A8 sett i epitel-celler [14,15]. Tidlig stadium død S100A8 knock-out mus beviser essentiality av dette genet for å overleve [16]. Forbedret nivå av S100A8 er funnet i ulike karsinomer inkludert bryst [15], prostata [17,18], lunge [19], mage [20], lever [21], bukspyttkjertel [22] og endetarmskreft [23,24]. En fersk studie viser cellevekstfremmende aktivitet og binding til reseptoren for avanserte glycation sluttprodukter (RAGE) ved lave konsentrasjoner S100A8 [15]; imidlertid sin direkte rolle i tumorogenesis er tvetydig, og har ikke klarlagt ennå. Det har blitt rapportert at primærsvulster utskille oppløselige faktorer som induserer ekspresjon av S100A8 i endotelcellene før tumormetastase [19]. Ved å aktivere p38 MAPK-reaksjonsveien, det øker motiliteten av sirkulerende kreftceller [25]. Derfor rettet mot S100A8 kan brukes for å forhindre tumorcellemigrering og vekst. Flere linjer av bevis peker på vitale funksjoner S100A8 under tumorigenesis og, selv om det er eksakt rolle i svulsten mikromiljøet er fortsatt ikke klart, har ulike kreftfremmende effekter blitt foreslått. Skjønt, er forskning begrenset på sitt uttrykk mønster i kreft, sitt engasjement i onkogenese og dens potensial som terapeutisk biomarkør. Så langt vi kjenner til, har ingen studier rapportert ennå sitt uttrykk mønster eller dens rolle i KC progresjon.
EGFR er en av de fire medlem av ErbB familien av reseptor tyrosin kinaser. Reseptoren er overuttrykt eller mutert i mange kreftformer, fremhever sin rolle som terapeutisk kreft biomarkør. Det er involvert i forskjellige cellulære funksjoner som proliferasjon, angiogenese og undertrykkelse av celledød. Være et transmembranprotein, passerer EGFR viktige signaler fra epitelial celleoverflaten til det intracellulære domenet for kontrollert celleformering, migrering og adhesjon. Overexpressed EGFR sender flere signaler til celle for akselerert vekst og cellulær levetid, og spiller en sentral rolle i kreftutvikling av ulike typer kreft [26-29]. Forbedret oppfatning av de molekylære signalveier har åpnet nye strategier og måter for kreftbehandling. Dermed rettet mot EGFR å slå av signaltransduksjon er tenkt å blokkere vekst og overlevelse av kreftceller.
S100A8 og EGFR spiller en viktig rolle i kreft, og dermed ansett som potensielle narkotika mål for legemiddelutvikling [26 -30]. Grunnen for å velge midostaurin, enzastaurin, og gefitinib som inhibitor for S100A8 og EGFR er den nyere forskning som viser at EGFR-målrettede terapier ved hjelp av kinase-inhibitorer er effektive i mange kreftpasienter [31-36]. Gefitinib, en hemmer av EGFR kinase funksjon, ble godkjent av det amerikanske FDA for lungekreft behandling [37]. S100A8 ikke eier noen kinase domene eller ATP bindende lomme, men det er med i proteinfosforylering [38] og er et oppstrøms vei molekyl av EGFR. Således, et medikament som kan inhibere både EGFR og S100A bærer potensiell terapeutisk effekt.
Etter oppdagelsen av proteinkinase-aktivitet på 1954, en masse av kinase-inhibitorer er blitt identifisert [39]. På grunn av høy grad av likhet i struktur og funksjon i «kinome» [40], er identifisering av effektive protein kinase hemmere (PKIs) en stor utfordring. I dag kinase hemmere utgjør mer enn 30% av legemiddelforskning programmer som resulterer i godkjenning av dusinvis av kinase hemmere som anti-kreft narkotika eller minst testing i kliniske studier [41]. I denne studien har vi bestemt av dokke simulering potensialet effektiviteten av tre slike legemidler kalt midostaurin, enzastaurin, og gefitinib
(i) midostaurin (CID 104 937, også kjent som PKC412 og benzoylstaurosporine). Er en multi-target kinase inhibitor brukes for akutt myelogen leukemi behandling. Det er en semi-syntetisk alkaloid avledet fra bakterielle staurosporin anvendes for å behandle pasienter med CD135 (FMS-lignende tyrosinkinase-reseptor 3) mutasjoner [42]. Midostaurin hemmer vekst eller induserer apoptose i flere typer kreft, blokker angiogenese og sensitizes kreftceller overfor ioniserende bestråling, rettferdiggjøre dets anvendelse i behandling av kreft [43]. Prekliniske studier har vist at midostaurin jobber sammen med kjemoterapi, forsterkende hverandres effekt mot kreft [44]. (Ii) Enzastaurin er en syntetisk acyklisk Bisindolylmaleimide viser antineoplastisk aktivitet. Det er en liten oral serin /treonin-kinase inhibitor av PKCβ og AKT veier. Det hemmer protein kinase Cβ som er kjent stimulator av neo-angiogenese gjennom induksjon av vaskulær endotelial vekstfaktor (VEGF). Binding av protein kinase Cβ til ATP-bindingssetet av VEGF sannsynligvis reduseres tumorblodtilførsel og hindrer vekst. I tillegg til sin anti-VEGF-faktoreffekter, lav konsentrasjon av enzastaurin undertrykker proliferasjon i kreftcellelinjer [45]. Tap av GSK3P og AKT-fosforylering er rapportert i myelomaceller behandling med enzastaurin [46]. (Iii) Gefitinib (Iressa) selektivt rettet mot ATP kløft i EGFR tyrosin kinase domene [47]. Det avbryter EGFR signalisering av målceller og derfor er effektivt bare i kreftceller med mutert og overaktiv EGFR.
Molecular tilkoblings prognoser en optimalisert conformation og relative orientering for både protein og ligand molekyl. I denne studien ble vi sikte på å vurdere potensialet i S100A8 og EGFR som KC narkotika mål av
i silico
molekylær docking med den kjente protein kinase hemmere midostaurin, enzastaurin, og gefitinib å teste effektiviteten av disse kreftmedisiner i henhold disse konstellasjoner.
Materialer og metoder
pasienter og prøver
studien ble utført på pasienter fra Saudi Arabia diagnostisert med nyrecellekreft. Prøvene ble samlet inn fra King Abdulaziz universitetssykehus, Bakhsh Hospital og King Faisal Specialist Hospital Research Center, Jeddah i 2010-2012. For genekspresjonsanalyser, ble frisk svulsten og prøver normale vev tatt fra kirurgiske reseksjoner av tumorer og normal nyre vev, henholdsvis, og ble umiddelbart plassert i RNAlater (Invitrogen-Life Technologies, Grand Island, NY, USA). Av 18 tumor prøven, bare to passerte kriterier (RNA integritet nummer (RIN) 5) som skal brukes for ekspresjon matrise analyse. En pasient var 61 år gammel Saudi mannlig, diagnostisert med klarcellet nyrecellekarsinom av kjernefysisk klasse II og tumor størrelse 4,5 x 3 x 4 cm. Den andre pasienten var 47 år gammel Saudi kvinne, diagnostisert med chromophobe nyrecellekarsinom av Fuhrman sin klasse II.
Etisk godkjenning.
Alle pasienter inkludert i studien forutsatt skriftlig informert samtykke. Studien ble gjennomgått og godkjent av Center of Excellence i Genomisk medisin Research (CEGMR) lokal etisk komité (godkjenningsnummer 08-CEGMR-02-ETH).
RNA ekstraksjon og lydbehandling
Total RNA ble ekstrahert fra nysyltede nyre vevsprøver med Qiagen RNeasy Mini Kit (Qiagen, Hilden) inkludert en on-kolonne DNAse behandling i henhold til produsentens anbefalinger. Kvaliteten på den rensede RNA ble bekreftet på en Agilent 2100 Bioanalyzer (Agilent Technologies, Palo Alto, California). Middelverdi av RIN for behandlede prøvene var 8,0 bare for to kreftprøvene og fire normale nyrevev. RNA-konsentrasjoner ble bestemt ved hjelp av en Nanodrop ND-1000 spektrofotometer (Nanodrop Technologies, Wilmington, DE). RNA prøver (250 ng) ble behandlet i henhold til produsentens anbefalinger (Livet Technology, Grand Island, New York). Etter fragmentering og merking, ble prøvene hybridisert ved 45 ° C i 17 timer for mennesker Gene 1,0 ST Genechip arrays (Affymetrix, Santa Clara, CA, USA). Disse matriser er konseptuelt basert på Human Genome sekvens montering UCSC hg18, NCBI Bygg 36 og avhørt med et sett av 764,885 sonder 28,869 kommenterte gener.
Gene Expression Analysis
Vi har utført uttrykk profilering av to nyrecellekarsinomer og fire normale nyre vev. På grunn av vår begrensede antall prøver, ble uavhengige datasett som er tilgjengelig i public domain innlemmet i genuttrykket analyseprosessen. Vi brukte valgt KC uttrykk data fra NCBI er GEO database (Tiltredelse no: GSE781, GSE7023, og GSE6344) for komparativ analyse og bekreftelse. Utvalgsstørrelse for GSE781, GSE7023, og GSE6344 var 34, 47 og 40 henholdsvis. Affymetrix. CEL filer ble importert til Partek Genomics Suite versjon 6.6 (Partek Inc., MO, USA). Dataene ble normalisert ved hjelp av RMA normalisering. Variansanalyse (ANOVA) ble brukt på hele datasettet, og listen over differensielt uttrykte gener ble deretter generert ved hjelp av falske funnrate (FDR) på 0,05 med 2 ganger endring avskåret. Unsupervised todimensjonal gjennomsnittlig sammenhengen hierarkisk clustering ble utført med Spearmans korrelasjon som en likhetsmatrise.
Funksjonell og Pathway analyse
For å definere biologiske nettverk, samhandling og funksjonell analyse blant differensielt regulerte gener i KC , pathway analyser ble utført ved hjelp av oppfinnsomhet Pathways Analysis programvare (IPA) (Oppfinnsomhet Systems, Redwood City, California). Statistisk forskjellig uttrykt datasett med probesets ID, Gene symbol og Entrez genet ID som klone identifikator, p-verdi og brett endre verdier ble lastet inn i IPA. De funksjonelle /pathway analyse av IPA identifiserer de biologiske funksjoner og /eller sykdommer og trasé som er mest signifikant endret for differensielt uttrykt gen set. Betydningen av forbindelsen mellom uttrykket data og de kanoniske trasé ble beregnet ved forholdet og /eller Fishers eksakte test.
Molecular Docking
Vi utførte molekylær docking studier (i) å undersøke hvilken rolle av S100A8 som inflammatoriske mediatorer og etablere deres engasjement i betennelse-assosiert kreft på molekylært nivå og (ii) for å undersøke hvilken rolle EGFR signalering i spredning, angiogenese og undertrykkelse av celledød forårsake kreft. 3-D strukturer av identifiserte kreft narkotika mål ble hentet fra protein data Bank (PDB ID: S100A8 dimer, 1MR8 og EGFR tyrosin kinase domene, 2GS2). De molekylære strukturer av hemmere ble hentet fra pubchem sammensatt database (midostaurin med KID 104937, enzastaurin med KID 176167 og gefitinib med CID 123 631) (Fig. 1). Den bundne ligand ble anvendt som probe for bindingssetet gittergenerering. Struktur visualisering og identifisering av narkotika bindingssetet ble gjort ved hjelp PyMol [48] (Fig. 2). PyMOL ble brukt til å analysere og generere en illustrasjon av hele protein-ligand-komplekset.
Surface representasjon av de to PDB strukturer som brukes for docking analyse. Figur laget ved hjelp PyMol. (1) MR8 kjeden A (grønn) + kjeden B (cyan) (2) 2GS2 kjede (gul), narkotika bindende hulrom i magenta.
Dokking Beregningene er utført med Molecular Docking Server [49] . Merck molekylær kraftfelt 94 (MMFF94) [50] ble brukt til energi minimering av legemiddelmolekyler som brukes som ligand: midostaurin, enzastaurin og gefitinib. Gasteiger delvis kostnader ble lagt til ligand atomer. Ikke-polare hydrogenatomer ble slått sammen, og dreibare obligasjoner ble definert. Molekylær dokking av hver ligand ble utført individuelt med (S100A8)
2 homo-dimmer (1MR8), og EGFR tyrosin kinase domene (2GS2) protein modeller for å forutsi bindende orientering og samhandling. Essensielle hydrogenatomer, Kollman forenet atom typen kostnader, og solvatisering parametere ble tilsatt ved hjelp av Autodock verktøy [51]. Autogrid programmet ble brukt til å generere affinitet (rutenett) maps på 20 × 20 × 20 et rutenett poeng og 0.375 Å bindingssetet grid generasjon avstand [52]. Autodock parameter innstilling og distanseavhengige dielektriske funksjoner ble brukt i van der Waals og beregning elektro vilkår, henholdsvis. Dokking simuleringer ble oppnådd ved å bruke Lamarckian genetiske algoritmen (LGA) og Solis Wets lokale søkemetode [53]. Orientering, utgangsposisjon, og vridningsvinkler på ligandmolekyler ble satt tilfeldig. Hver docking eksperimentet var den resulterende av 10 forskjellige løyper som var satt til å opphøre etter maksimalt 250000 energi evalueringer. Bestandsstørrelsen ble satt til 150. Under søket en translasjonell trinn på 0,2 Å, og quaternion og torsjon trinn på 5 ble brukt i dagens serie docking analyse.
Tilgjengelighet av støtte data
data~~POS=TRUNC settene~~POS=HEADCOMP støtter resultatene av denne studien er tilgjengelig i NCBI Gene Expression Omnibus (GEO), identifisert som GSE781, GSE7023, og GSE6344 (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gds/?term= GSE781).
Resultater
hoved~~POS=TRUNC i denne studien var å oppdage nye kreft narkotika målet ved transcriptomic profilering og å identifisere mulige protein-interaksjoner av molekylær docking analyse. Vi identifiserte S100A8 og EGFR som viktige proteiner av KC, og gjorde et forsøk på å demonstrere sin kreft narkotika mål potensial.
Identifikasjon av forskjellig uttrykt gener
Vi profilerte frisk nyre vevsprøver og sammenlignet dem med normal kontrollprøver. Klare forskjeller ble også observert mellom tumorer og normalt vev avslørende distinkte uttrykk profiler for hver vevstyper. Sammenligning av genom-wide uttrykk for KC avslørte 1478 differensielt uttrykte gener, 943 oppregulert og 535 nedregulert, med en ≥ 2 ganger endring og falske funnrate på p 0.05 (Fig. 3, tabell 1, S1 tabell). Identifiserte differensielt uttrykte gener i våre datasett ble sammenlignet med re-analysert datasettet (GSE-781, -6344 og-7023) hentet fra GEO database. 876, 1200 og 1258 differensielt uttrykte gener ble funnet signifikante for GSE781, GSE6344 og GSE7023 datasett henholdsvis avskåret verdi av ganger endring 2 og p-verdi 0,05. Som ventet var det hundrevis av gener som viser lignende uttrykk mønster inkludert S100A8 og EGFR, både genet ble over-uttrykt i hele datasettet som studeres unntatt GSE7023, hvor foldendring var 1,948 for S100A8 og 1,893 for EGFR. Forhøyet uttrykk for S100A8 og EGFR i vår CEGMR datasett og GEO datasettet er bekreftet våre funn (tabell 2, S2 tabell).
Pathways og nettverk underliggende nyrekreft
for å forstå mekanismene som genene endrer et bredt spekter av fysiologiske prosesser, undersøkte vi biofunctions, molekylær nettverk og stier knyttet til KC. Interessant, den biologiske prosess, cellulær bevegelse ble betydelig over- representert i begge nedregulert og oppregulert genet lister peker på at metastase er trolig sammen med en annen likevekt av å slå på og av. Funksjonell analyse av KC-assosierte gener funnet en i forhold til ekspresjon av gener som er involvert i cellesyklusprogresjon, DNA-reparasjon, celledød, tumor morfologi og utviklingen vev. Pathway analyse viste signifikant forstyrrelse i visse signalbaner blant annet aterosklerose signalering, LXR /RXR-aktivering, leukocytt ekstravasasjon signalering, hepatisk fibrose /hepatisk stelcelleaktivering, hakk signalering, og IL-12 signalisering og produksjon i makrofager (fig. 4, tabell 3) . Omfattende pathway analyse av forskjellig regulerte gener kan gi nye hypoteser underliggende tumor invasjon og metastatisk progresjon av KC.
Rødt representerer overekspresjon og grønt underexpression.
Dokking studier
Molekylære docking studier spådd potensielle interaksjoner av vår foreslåtte protein narkotika mål med de valgte stoffet molekyler. Dette er en strukturell modellering tilnærming for å studere mulig bindende for kreftbehandling. For å forstå den molekylære samspillet mellom narkotika og S100A8, ble serien av molekylær docking analyse utført ved hjelp av tredimensjonale strukturen tilgjengelig (PDBID: 1MR8) med tre anti-kreft narkotika dvs. midostaurin, enzastaurin og gefitinib. Den ligand bindingssetet var et hengsel område som inneholder to EF-hand motiver. På lignende måte, vi også simulert dokking av de ovenfor nevnte medikamenter med tyrosin kinase domene av EGFR. Basert på deres størrelse, stereokjemien og strukturelle forskjeller ligandene oppviste variert intensitet i binding med protein målmolekylene. Den anslåtte parameter for estimert binding fri energi, inhibering konstant (Ki), total energi av vdw + Hbond + desolvation + elektrostatisk energi, total intermolekylær energi og samspill flateareal ble evaluert for å estimere den gunstige binding av ligand medikamentmolekyler til målproteinet. Molekylær visualisering ble utført ved hjelp PyMol. Komplett samhandling profil (H-bindinger, polar, hydrofobe, pi-pi, kation-pi og andre kontakter) og hydrogenbindinger (HB tomt) interaksjoner ble studert (fig. 5 og 6, tabell 4).
ligand bond, ikke-ligand binding, hydrogenbinding og deres lengder er merket for midostaurin, enzastaurin og gefitinib. . Hvor A, B, viser C samspillet mellom S100A8 (1MR8) med narkotika, og E viser F samspill av EGFR (2GS2) med henholdsvis midostaurin og gefitinib
Red representerer protein som tegneserie; grå representerer samvirkende sidekjede som sylinder; og grønt representerer stoffet som ball og pinne modell.
docking studier avsløre tilstedeværelsen av en midostaurin molekyl på underlaget-bindingssetet av S100A8 dimer (PDB kode 1MR8). Det er observert at medikamentmolekylet er begravet i substratet bindende hydrofobe kanal i S100A8 ligandbindende domene. De fleste av de samvirkende rester er hydrofobe av natur. Interaksjon og tilgjengelig overflateareal analyse avslører at hulrommet er involvert i bindingssetet av legemidler har en molekyl tilgjengelige overflateareal på 123,017 Å
2 og et oppløsningsmiddel som er tilgjengelig overflateareal på 509,834 Å
2. De konformasjoner av bindingsstedet i S100A8 samt at narkotika ble ikke endret ved binding som rigid docking simulering ble utført. Bindingen hulrom er det samme for alle tre medikamenter.
Vi valgte krystallstrukturen av det aktive EGFR kinase domene som har en lengde på 330 rester (PDB-koden 2GS2) for dokking studien. Stoffet binding hulrom av EGFR-tyrosinkinase-domene er mer som en kanal og er dypere i forhold til S100A8 tilfelle, og har en molekyl og oppløsningsmiddel tilgjengelige overflateareal på 181,409 Å henholdsvis
2 og 875,519 Å
2. Hulrommet er foret med for det meste polare så vel som noen få ikke-polare rester. Enzastaurin ikke viser noen binding med den valgte tyrosin kinase domene. Gefitinib er en tidligere kjent hemmer av EGFR og dens co-krystallstruktur er fastsatt og presentert i PDB (3UG2), men docking studier viste at midostaurin er mer egnet bindingspartner av EGFR enn gefitinib.
(S100A8 )
2 (1MR8) med midostaurin.
midostaurin bindes til liganden bindingssetet og danner en H-binding med en kritisk aminosyrerest i det ligandbindende domene side S100A8 dvs. Gln 69 (B) dannet mellom N1 av ligand og terminalen O av Gin. Involvert i ligand hulromdannelse rester er to polare rester Gln 69 (B) og Glu 70 (B) og andre hydrofobe rester Ile 60 (B), Ile 73 (A), Ile 73 (B), Ile 76 (A), Ile 76 (B), Val 80 (A) og Leu 72 (B), som vist i fig. 2. Mer enn 20 hydrofobe kontakter og van der Waals interaksjoner er også notert. Inhibitoren oppviser gode bindingsegenskaper med den forutsagte fri bindingsenergi-9,77 kcal /mol og beregnet inhiberingskonstanten, Ki på 68,48 nM. Disse resultatene er lovende, og er overlegen andre tilkoblings resultater gjort i denne studien.
(S100A8)
2 (1MR8) med enzastaurin.
Stoffet binder seg til proteinet molekylet tilfredsstillende med en estimert fri binding energi-4,19 kcal /mol og Ki av 844,18 mikrometer. Det viser binding med S100A8 dimer men uten dannelse av verken eventuelle H-bindinger eller polare kontakter. Den viser fem hydrofobe kontakter mediert av alifatiske ikke-polare aminosyrer Leu 72 (B), Ile 73 (B), Ile 76 (A), Ile 76 (B), og Val 80 (A). Andre merkbare interaksjoner er med Lys 77 (A) og Gin 69 (B).
(S100A8)
2 (1MR8) med gefitinib.
Binding evne gefitinib er bra, men det er ingen H-bindinger som dannes og den frie energi av bundet struktur er-4,21 kcal /mol. En merkbar polar interaksjonen er med Lys 77 av protein kjede A. Det er rundt ti hydrofobe interaksjoner med stoffet bindingssetet fôr hydrofobe rester-Ile 73 (A), Ile 73 (B), Ile 76 (A) og Val 80 (A ). Halogenatomer F og Cl av stoffet viser ikke-kovalent interaksjon. For protein-ligand-komplekser, halogenbindinger er energimessig og geometrisk forholdsvis lik den til hydrogenbinding dersom donor-akseptor retningen forblir uforandret. Denne intermolekylær interaksjon har blitt vist til å stabilisere og en konformasjonell determinant i kompleksene [54]. F viser en vann mediert binding og Cl viser interaksjon med Gin 69 (A). Et par andre svake interaksjoner ble lagt merke til også.
EGFR kinase domene (2GS2) med midostaurin.
midostaurin blir først og fremst en kinase inhibitor dokker godt med EGFR tyrosin kinase domene med gratis binding energi -6,58 kcal /mol og hemming konstant 15.13 mikrometer. Fire H-bindinger er muligens involvert mellom protein og ligand molekyl. Cys 773 sy viser H-binding med N4 av narkotika på en interatomic avstand på 3,28 Å. I tillegg atom 0δ2 av Cys 773 danner sannsynligvis en annen H-bindingen med H-atom av ligand. Lignende mønster av H-bindingen er sett med Asp 776. Rester Arg 817, er Thr 830 og Asp 831 er involvert i polare interaksjoner med liganden. Hydrofobe interaksjoner mediert av Cys 773 og Leu 820. Andre interaksjoner med stoffet formidles gjennom Lys 721, Glu 738, Asp776, Arg 817, Leu 820, Thr 830 og Asp 831.
EGFR kinase domene (2GS2 ) med enzastaurin.
dokket struktur viser positiv fri energi av binding antyde at bindingen ikke er gjennomførbart som de fleste av nedbrutt interaksjons energiene har positiv verdi. Resultatet kan delvis forklares med det faktum at enzastaurin er hovedsakelig en serin /treonin kinase inhibitor, men vi har forankret den med EGFR tyrosin kinase domene. Ellers kan forbedrede tilkoblingsegenskaper muligens oppnås ved å øke størrelsen simuleringen boksen.
EGFR kinase domene (2GS2) med gefitinib.
I vår docking analyse totalt tre H-bindinger blir sett, to med Thr 830 (interatomic avstand på 2,99 og 3,89 Å) og en med 738 Glu (3,48 Å). Glu 738, Asn 818 og Asp 831 skjerm polare interaksjoner. Leu 764, Cys 773 og Leu 820 utviser hydrofobe interaksjoner. To vann-mediert halogen obligasjoner er sett med F. Flere andre interaksjoner blir lagt merke til med Val 702, Lys 721, Glu 738, Thr 766, Cys 773, Arg 817, Asn 818, Leu 820, Thr 830 og Asp 831. monomere ( V948R) gefitinib /erlotinib resistente dobbel mutant (L858R + T790M) EGFR kinase domenet er tidligere co-krystallisert med gefitinib (PDB ID: 4I22) [55]
diskusjon
Nyre kreft omfatter. heterogene svulster med ulike molekylære og kliniske kjennetegn som reflekteres av deres svar på spesifikke behandlinger. For å forstå de mekanismer som gener endrer et bredt spekter av fysiologiske prosesser, utførte vi en transkripsjons profilering studie for å identifisere viktige gener og undersøkt deres biologiske funksjoner, og for å identifisere KC tilhørende molekylære nettverk og veier. Blant hundrevis av forskjellig uttrykt gener vi identifisert S100A8 og EGFR som potensiell biomarkør for KC og forsøkte å demonstrere sin kreft narkotika mål potensial.
I silico
docking-analyse viste at midostaurin og gefitinib binder seg til S100A8 samt til EGFR og forutsigbart hemmer nedstrøms signalering i KC. Imidlertid binder enzastaurin bare til S100A8 dimer. Våre funn fører til den hypotese at S100A8 og EGFR er lovende anticancer drug targets og midostaurin kan være en potensiell inhibitor. Denne hypotesen sikkert trenger ytterligere bekreftelse.
S100 proteiner delta i en rekke funksjoner, inkludert protein fosforylering, enzymatisk aktivering, kalsium homeostase, og interaksjon med cytoskeletal komponenter [38]. De gener som koder for proteiner S100 er gruppert på en region av humant kromosom 1q21 som er utsatt for kromosomale rearrangementer, noe som tyder på en sammenheng mellom S100A8 /A9 proteiner og metastase og tumordannelse [38,56]. S100A8 har cellevekstfremmende aktivitet ved lave konsentrasjoner ved å binde seg til raseri. Denne bindingen forbedrer celle mesenchymale egenskaper, induserer epitelial-mesenchymale overgang og spiller viktig rolle i å fremme kreft invasjon og metastasering i kreft [15,22]. Unormale uttrykk for S100A8 proteiner ble observert i en rekke kreftformer, slik som mage, lunge, bryst, lever, bukspyttkjertel og plateepitel esophageal karsinomer [15,17,20-23,57-60]. Disse studiene indikerer potensialet til S100A8 som kreft mål.
