分子模拟方法研究四氢化吡啶并1,2-α吲哚酮衍生物对GSK3β和CDK5的选择性

摘要

本文通过分子对接,分子动力学模拟(MD)和MM/PBSA能量计算的方法,从分子水平研究了3个四氢化吡啶并[1,2-a]吲哚酮衍生物与CDK5和GSK3β的相互作用,并揭示了这些抑制剂对GSK3β的选择性抑制机理.分子对接结果表明,抑制剂对2种激酶具有相似的结合模式,结合口袋处的残基也都根据晶体结构的序列比对相互对应.研究体系的RMSD随时间的稳定变化.表明模拟体系已达到稳定状态,因而后续的分析是可靠的.CDK5/抑制剂体系,RMSD在0.15 nm上下波动,CDK5/M1和CDK5/M2骨架轻微波动,稍高于CDK5/M3;而GSK3β体系的RMSD值略高于CDK5体系,在0.17 nm上下波动,GSK3β/M1和GSK3β3/M2的骨架波动平衡值则稍低于GSK3β/M3.活性较大的抑制剂增强了蛋白骨架整体的“柔性”,即对激酶构象产生一定影响.能量分析表明,静电能和范德华作用能够区分不同抑制剂对同种激酶的生物活性差异.极性溶剂化自由能对区分抑制剂选择性也很重要,残基分解表明GSK3β的Glu97、Thr138是造成抑制剂选择性的主要原因.抑制剂与CDK5和GSK3β结合的过程中,蛋白质残基的动态相关性存在差异,铰链区域的Thr138与Val135～Gln206区域残基正相关,证实Thr138残基是区分抑制剂选择性的关键.