Name: development of inhibitors of protein-protein interactions through replace: application to the design and development non-atp competitive cdk inhibitors
Uploaded: 2015-10-26T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Development of Inhibitors of Protein-protein Interactions through REPLACE: Application to the Design and Development Non-ATP Competitive CDK Inhibitors at JoV

We thank Dr&#8217;s. Douglas Pittman and Michael Wyatt for their assistance with cell culture and Dr Wyatt and Ms. Erin Anderson for help in development of the binding assays. We acknowledge Mike Walla and Bill Cotham in the Department of Chemistry and Biochemistry at the University of South Carolina for assistance with Mass Spectrometry, Helga Cohen and Dr. Perry Pellechia for NMR spectrometry. This work was funded by the National Institutes of Health through the research project grant, 5R01CA131368.

1. Beräknings Identifiering av Potential liten molekyl Utjämningssats Grupper Obs: I princip kan en mängd olika dockning eller farmakofor sökmetoder användas för att förutsäga potentiella kapslingsgrupper. Det huvudsakliga syftet med beräknings studier i BYT är att identifiera små molekyler som bibehåller funktioner och interaktioner av de aminosyror som är substituerade. <ol><li> Validering av LigandFit docknings protokoll 14 </li></ol> Obs!...

<ol>
	<li>Andrews, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=REPLACE:+a+strategy+for+iterative+design+of+cyclin-binding+groove+inhibitors.">REPLACE: a strategy for iterative design of cyclin-binding groove inhibitors.</a> Chembiochem. 7, 1909-1915 (2006).</li><li>Liu, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimization+of+Non-ATP+Competitive+CDK/Cyclin+Groove+Inhibitors+through+REPLACE-Mediated+Fragment+Assembly.">Optimization of Non-ATP Competitive CDK/Cyclin Groove Inhibitors through REPLACE-Mediated Fragment Assembly.</a> J Med Chem. 56, 1573-1582 (2013).</li><li>McInnes, C., Bernstein, M., Desai, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chapter+29.">Chapter 29.</a> Annual Reports in Medicinal Chemistry. 47, 459-474 (2012).</li><li>Bower, J. F., Pannifer, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+fragment-based+technologies+to+target+protein-protein+interactions.">Using fragment-based technologies to target protein-protein interactions.</a> Curr Pharm Des. 18, 4685-4696 (2012).</li><li>Makley, L. N., Gestwicki, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Expanding+the+number+of+'druggable'+targets:+non-enzymes+and+protein-protein+interactions.">Expanding the number of 'druggable' targets: non-enzymes and protein-protein interactions.</a> Chemical biology, and drug design. 81, 22-32 (2013).</li><li>Walensky, L. D., Bird, G. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrocarbon-Stapled+Peptides:+Principles,+Practice,+and+Progress.">Hydrocarbon-Stapled Peptides: Principles, Practice, and Progress.</a> J Med Chem. , (2014).</li><li>Shapiro, G. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cyclin-dependent+kinase+pathways+as+targets+for+cancer+treatment.">Cyclin-dependent kinase pathways as targets for cancer treatment.</a> J Clin Oncol. 24, 1770-1783 (2006).</li><li>Thais, M., Sielecki, J. F. B., Enfield, P. A., Trainor, G. l. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cyclin+dependant+kinase+inhibitors:+Useful+targets+in+cell+cycle+regulation.">Cyclin dependant kinase inhibitors: Useful targets in cell cycle regulation.</a> Journal of medicinal chemistry. 43, 1-18 (2000).</li><li>Morphy, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Selectively+nonselective+kinase+inhibition:+striking+the+right+balance.">Selectively nonselective kinase inhibition: striking the right balance.</a> J Med Chem. 53, 1413-1437 (2010).</li><li>Chen, Y. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Selective+killing+of+transformed+cells+by+cyclin/cyclin-dependent+kinase+2+antagonists.">Selective killing of transformed cells by cyclin/cyclin-dependent kinase 2 antagonists.</a> Proc Natl Acad Sci USA. 96, 4325-4329 (1999).</li><li>Orzaez, M., Gortat, A., Mondragon, L., Bachs, O., Perez-Paya, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ATP-noncompetitive+inhibitors+of+CDK-cyclin+complexes.">ATP-noncompetitive inhibitors of CDK-cyclin complexes.</a> ChemMedChem. 4, 19-24 (2009).</li><li>Kontopidis, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Insights+into+cyclin+groove+recognition:+complex+crystal+structures+and+inhibitor+design+through+ligand+exchange.">Insights into cyclin groove recognition: complex crystal structures and inhibitor design through ligand exchange.</a> Structure. 11, 1537-1546 (2003).</li><li>McInnes, C., Andrews, M. J., Zheleva, D. I., Lane, D. P., Fischer, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Peptidomimetic+design+of+CDK+inhibitors+targeting+the+recruitment+site+of+the+cyclin+subunit.">Peptidomimetic design of CDK inhibitors targeting the recruitment site of the cyclin subunit.</a> Current medicinal chemistry. Anti-cancer agents. 3, 57-69 (2003).</li><li>Premnath, P. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fragment+based+discovery+of+arginine+isosteres+through+REPLACE:+towards+non-ATP+competitive+CDK+inhibitors.">Fragment based discovery of arginine isosteres through REPLACE: towards non-ATP competitive CDK inhibitors.</a> Bioorganic, and medicinal. 22, 616-622 (2014).</li><li>Venkatachalam, C. M., Jiang, X., Oldfield, T., Waldman, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=LigandFit:+a+novel+method+for+the+shape-directed+rapid+docking+of+ligands+to+protein+active+sites.">LigandFit: a novel method for the shape-directed rapid docking of ligands to protein active sites.</a> J Mol Graph Model. 21, 289-307 (2003).</li><li>Mendoza, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Selective+cyclin-dependent+kinase+2/cyclin+A+antagonists+that+differ+from+ATP+site+inhibitors+block+tumor+growth.">Selective cyclin-dependent kinase 2/cyclin A antagonists that differ from ATP site inhibitors block tumor growth.</a> Cancer Res. 63, 1020-1024 (2003).</li><li>Denizot, F., Lang, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+colorimetric+assay+for+cell+growth+and+survival.+Modifications+to+the+tetrazolium+dye+procedure+giving+improved+sensitivity+and+reliability.">Rapid colorimetric assay for cell growth and survival. Modifications to the tetrazolium dye procedure giving improved sensitivity and reliability.</a> J Immunol Methods. 89, 271-277 (1986).</li><li>Zheleva, D. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+potent+p21(WAF1)-derived+peptide+inhibitors+of+CDK-mediated+pRb+phosphorylation:+delineation+and+structural+insight+into+their+interactions+with+cyclin+A.">Highly potent p21(WAF1)-derived peptide inhibitors of CDK-mediated pRb phosphorylation: delineation and structural insight into their interactions with cyclin A.</a> The journal of peptide research : official journal of the American Peptide Society. 60, 257-270 (2002).</li><li>Ivanov, A. A., Khuri, K. F. R., Fu, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Targeting+protein-protein+interactions+as+an+anticancer+strategy.">Targeting protein-protein interactions as an anticancer strategy.</a> Trends in Pharmacological Sciences. 34, (2013).</li><li>Thayer, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improving+peptides.">Improving peptides.</a> Chemical and Engineering News. 89, 13-20 (2011).</li><li>Yin, H., Hamilton, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strategies+for+targeting+protein-protein+interactions+with+synthetic+agents.">Strategies for targeting protein-protein interactions with synthetic agents.</a> Angew Chem Int Ed Engl. 44, 4130-4163 (2005).</li><li>Jubb, H., Higueruelo, A. P., Winter, A., Blundell, T. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+biology+and+drug+discovery+for+protein-protein+interactions.">Structural biology and drug discovery for protein-protein interactions.</a> Trends Pharmacol Sci. 33, 241-248 (2012).</li><li>Cannon, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pharmaceutics+and+drug+delivery+aspects+of+heme+and+porphyrin+therapy.">Pharmaceutics and drug delivery aspects of heme and porphyrin therapy.</a> J Pharm Sci. 82, 435-446 (1993).</li></ol>

Targeting protein-protein interactions (PPI) in drug discovery is highly challenging as these typically involve a large shallow contact interface comprised of numerous and diffuse contacts19. Furthermore, peptidic compounds which inhibit PPI&#8217;s that are amenable to drug discovery are problematic due to their higher molecular mass, metabolic instability and poor bioavailability20. Current strategies that have been applied for the development of PPI inhibitors include design of proteomimetics and...

I den här artikeln är en fallstudie att tillämpa BYT (ersättning med partiella ligand alternativ med hjälp av beräknings anrikning) strategi för att omvandla peptid inhibitorer av protein-proteininteraktioner i flera farmaceutiskt relevanta molekyler beskrivs 1-3. Medan PPI representerar en rik men underutnyttjade källa till potentiella målproteiner, befintliga metoder är i hög grad otillräckliga för att göra dessa allmänt tillgängliga. Nuvarande strategier inklusive fragment baserad design 4, high-throughput screening 5 och häftade peptiderna 6 har gett framsteg, men dessa är i många fall ineffektiv. Som ett resultat, är ytterligare framsteg och effektivare metoder behövs. BYT har helt validerats i utvecklingen av kinashämmare som har förbättrat läkemedelsliknande egenskaper och har potential för vidareutveckling som anti-tumörterapi. Denna strategi exemplifieras i utvecklingen av icke-ATP inhibitorer av cellcykel CDK och innebär följande: 1) för erhållande av 3D strukturell information om samspelet mellan HAKRRLIF / RRLIF med cyklin bindande spår; 2) om fastställelse av viktiga bindningsbestämningsfaktorer för peptid interaktion; 3) trunkering av peptiden N-terminalen som innehåller en eller flera bindande determinanter; 4) beräknings identifiering av potentiella småmolekylära alternativ (partiell ligand alternativ, Plas) för den stympade delen av peptiden och som bibehåller viktigaste sambanden moder peptiden; 5) syntes eller kommersiell inköp av PLA förutspådde att binda glupskt med under webbplatsen tidigare upptogs av den borttagna peptidresten (s); 6) syntes av flips genom ligering av de bästa PLA till den trunkerade peptiden med användning av fast fas-syntes; 7) test av vänder i en in vitro bindnings eller funktionell analys (fluorescenspolarisering i CDK / cyklin sammanhang) följt av ytterligare karakterisering i ett cell viabilitetsanalys. En schematisk representation av BYT strategy visas i figur 1. I den här artikeln, är upprepningar av BYT strategi diskuteras och ansökan till CDK2 / cyklin A beskrivs i detalj. CDK tros vara direkt eller indirekt avreglerad i de flesta tumörer och anses därför lämpligt cancer läkemedelsmål 7. CDK kräver association med cykliner för full aktivering och därefter fosforylera viktiga proteiner involverade i cellcykelreglering 8. De två stora grupper av CDK är isotyperna som styr cellcykelkontrollpunkter [G1 / S (CDK4 / cyklin D, CDK6 / cyklin D och CDK4 / cyklin E), S-fas (CDK2 / cyklin A) och G2 / M (CDK1 / cyklin B)] och tillsynsmyndigheterna i RNA-polymeras genom fosforylering (cdk7 / cyklin H, CDK8 / cyklin C, CDK9 / cyklin T). Ett nyckelsteg i S-fas progression sker när E2F1 transkriptionsfaktorn bildar ett komplex med DP-proteinet, som därefter binder till DNA och initierar gentranskription. CDK2 / cyklin A krävs för att neutralisera E2F1 transkriptionellaktivitet genom fosforylering vilket leder till frisättning av den E2F1-DP komplex och dess efterföljande nedbrytning. Hämning av CDK2 / cyklin A tros hålla E2F1 i dess DNA bundet tillstånd som leder till ihållande aktivering. Den resulterande nivån av E2F-1-aktivitet kommer att överträffa den tröskel som krävs för att inducera p53 oberoende apoptos föreslår därför en terapeutisk strategi. På grund av avreglerad p53 och pRB vägar, höga nivåer av E2F-1 ofta förekommer i cancerceller och hämning av CDK2 / cyklin A bör leda till selektiv apoptos i tumörer och kan betraktas som en validerad cancer mål 7. Kliniskt undersökta CDK-hämmare rikta mycket konserverade ATP-bindningsstället som leder till korsreaktivitet bland de som är större än 500 proteinkinaser i människo kinome och potentiellt ge upphov till biverkningar och toxicitet 9. Ett alternativt tillvägagångssätt är icke-ATP kompetitiv inhibering genom att rikta substrat rekrytering genom CBGnärvarande på cyklin positiv regulatorisk underenhet och som därför distinkt och långt från ATP-bindningsstället 10,11. CBG är i första hand en hydrofob spår som finns i cyklin A, cyklin D och cyklin E och har visat sig känna igen en konsensussekvens som finns i substrat och tumörsuppressorer. Som en isolerad peptid, cyklin bindningsmotivet (CBM) binder till CBG och har visats inhibera kinasaktiviteten av cellcykeln CDK. CBM har optimerats för att en oktapeptid (HAKRRLIF, CDK2 / cyklin A IC 50 0,07 ± 0,02 pM, CDK4 / cyklin D, IC 50 0,88 ± 0,34 M) och dessutom stympad till en pentapeptid representerar en bra kompromiss mellan molekylvikt för narkotika likhet och styrka (RRLIF, CDK2 / cyklin A IC 50 1,01 ± 0,17 pM, CDK4 / cyklin D, IC 50 25,12 ± 2,97 M) 12,13. De CBGs består av ett stort primär och sekundär mindre hydrofoba ficka som överbryggas av en acidic region (inkluderar Glu220, Glu224 och Asp283). De viktigaste bindningsbestämnings HAKRRLIF inkluderar interaktionen mellan Ala2 med sekundära hydrofoba ficka, jonparande och vätebindningar av Lys3, Arg 4 och Arg5 med den sura regionen och en hög grad av komplementaritet mellan Leu6 och Phe8 med det primära lipofila platsen. Dessutom är många vätebindningar bidragit från peptidstommen medan Ile7 fungerar som ett distansorgan återstod tillåter optimal kontakt med den primära ficka. Bindningsläge och interaktioner mellan HAKRRLIF med CBG visas i figur 2. Targeting protein-proteininteraktion CBM / CBG kommer att inhibera kinasaktiviteten av CDK2 / cyklin A, CDK2 / cyklin E &amp; CDK4 / cyklin D och detta bör utlösa E2F1 förmedlad apoptos av cancerceller utan att påverka normala celler 7. Även CBM härledda peptider är effektiva inhibitorer av cellcykel CDK, är det osannolikt att de kommer att vara användbara som läkemedel på grund av deras metaboliskainstabilitet och allmän brist på cell permeabilitet. För detta ändamål har vi tillämpat BYT strategi för att omvandla dessa potenta peptid hämmare i flera läkemedelsliknande föreningar för vidareutveckling av anti-tumörterapi som utnyttjar avreglerade E2F1 genom CDK2 / cyklin A inhibition. Följande protokoll sammanfattar arbete som har genomförts vid tillämpningen av REPLACE till cyklin spåret. I det första fallet har läkemedelsliknande tak grupp ersättare för N-terminal tetrapeptiden av HAKRRLIF identifieras. Dessutom förbättringar i dessa grupper undersöktes i en ytterligare valideringsstudie för BYT. Representativa resultat från dessa studier presenteras också.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Computational Chemistry</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Accelyrs Discovery studio 3.0</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dell Optiplex Workstations</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Synthetic Organic Chemistry</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silica gel (GF-254 plates) for TLC, Biotage (Uppsala, Sweden) for flash chromatography, Waters Alliance 2695 HPLC with a 2996 diode-array detector and equipped with a C18 (2) 100 A, 250 x 4.6mm, 5&#956;m column (Phenomenox Luna) for purity determination, 1H NMR and 13C NMR spectra were recorded with a Varian Mercury 300 and 400 Spectrometer, respectively. Mass spectra were measured with a Micromass QTOF (Tandem quadruple-1 time of flight mass spectrometer), electrospray ionization (ESI) and VG 70S (Double-focusing magnetic sector mass spectrometer, EI).</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flourescence Polarization Assay</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>384 micro well plates, ,&#160; Micro pipets,&#160;</td>
			<td>Grenier Bio-one</td>
			<td>110256602</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CDK4D1 and CDK2CA (well purified recombinant human kinase complex)</td>
			<td>BPS Bio Sciences</td>
			<td>40094(CDK4/Cyclin D), 41101(CDK2/Cyclin A)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>assay buffer (25 nM HEPES pH 7, 10 mM NaCl, 0.01% Nonidet P-40, 1mM dithiothretiol (DTT),</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>25 nM HEPES</td>
			<td>CALBIOCHEM</td>
			<td>375368</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaCl</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>127838</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nonidet P-40</td>
			<td>US Biological</td>
			<td>N3500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DTT</td>
			<td>Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>-70c freezer</td>
			<td>Revco (Ultima II)</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DTX880 multimode detector&#160; fitted with 485 nm/535 nm excitation/emission filters and a dichroic mirror suitable for fluorescein</td>
			<td>Beckman Coulter, Brea, CA</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cell Culture</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>96 well plates, &#160;&#160;</td>
			<td>Fisher</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Frozen stocks of U2OS (osteosarcoma) and DU145 (prostate cancer) cell lines</td>
			<td>ATCC</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NU serum, DMEM media, trypsin, PEN/STRIP,&#160; MTT reagent,</td>
			<td colspan="2">Fisher, Life technology, Alfa Aesar</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#160;Heamocytometer</td>
			<td>VWR</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>-70c freezer</td>
			<td>Revco (Ultima II)</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Incubator</td>
			<td>Thermo electron corporation</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge</td>
			<td>Eppendorf&#160;</td>
			<td>5804 R</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Refrigerator 4-8C</td>
			<td>Isotemp Fisher</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DTX880 multimode detector fitted with 595nm filter.</td>
			<td>Beckman Coulter, Brea, CA</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

development of inhibitors of protein-protein interactions through replace: application to the design and development non-atp competitive cdk inhibitors

BYT är en unik strategi som utvecklats för att mer effektivt nå protein-proteininteraktioner (PPI). Det syftar till att utöka tillgängliga läkemedelsmål utrymme genom att tillhandahålla förbättrad metod för identifiering av inhibitorer för sådana bindningsställen och som utgör majoriteten av potentiella läkemedelsmål. Huvudsyftet med denna uppsats är att ge en metodisk översikt av användningen och tillämpningen av BYT strategi som innebär beräknings och synteskemi metoder. BYT exemplifieras genom dess tillämpning på utveckling av icke-ATP konkurrenskraftig cyklinberoende kinaser (CDK) -hämmare som antitumörläkemedel. CDK ofta avreglerades cancer och därmed betraktas som viktiga mål för läkemedelsutveckling. Hämning av CDK2 / cyklin A i S-fas har rapporterats att främja selektiv apoptos i cancerceller i en p53 oberoende sätt genom E2F1 vägen. Targeting interaktion protein-protein vid cyklin binding spår (CBG) är en metod som gör det möjligt för specifik inhibering av cellcykeln över transkriptions CDK. CBG är erkänd av en konsensussekvens härledd från CDK substrat och tumörsuppressor proteiner kallas cyklin bindningsmotivet (CBM). CBM har tidigare optimerats för att en oktapeptid från p21Waf (HAKRRIF) och sedan vidare trunkeras till en pentapeptid bibehåller tillräcklig aktivitet (RRLIF). Peptider i allmänhet inte cellpermeabla, är metaboliskt instabila och därför BYT (byte med delvis ligand alternativ genom Computational Anrikning) strategi har använts för att generera fler läkemedelsliknande hämmare. Strategin börjar med utformningen av Fragment ligerades hämmande peptider (Vänder) som selektivt hämmar cellcykel CDK / cyklin-komplex. Flips genererades genom iterativt ersätta rester av HAKRRLIF / RRLIF med fragmentet som små molekyler (capping-grupper), med början från N-terminalen (NCAPS), följt av utbyte påC-terminalen. Dessa föreningar är utgångspunkter för generering av icke-ATP konkurrerande CDK-inhibitorer som anti-tumörterapi.

De interaktioner av HAKRRLIF med cyklin spåret visas i figur 2. De peptidrester som representerar de viktigaste bindningsdeterminanter inkluderar Ala2, ARG4, Leu6 och Phe8 med andra rester som tillhandahåller mindre insatser 12,13,18. I denna fallstudie BYT strategi har använts för att hitta fragment alternativ för rester i N-terminal tetrapeptiden av HAKRRLIF, främst imiterar samspelet mellan Ala2 och ARG4. Ett bibliotek av potentiella NCAP fragment (tabell 1)<...

Watch this Scientific Journal Video about Development of Inhibitors of Protein-protein Interactions through REPLACE: Application to the Design and Development Non-ATP Competitive CDK Inhibitors at JoV

Development of Inhibitors of Protein-protein Interactions through REPLACE: Application to the Design and Development Non-ATP Competitive CDK Inhibitors

We describe implementation of the REPLACE strategy for targeting protein-protein interactions. REPLACE is an iterative strategy involving synthetic and computational approaches for the conversion of optimized peptidic inhibitors into drug like molecules.

Utveckling av inhibitorer av protein-proteininteraktioner genom BYT: Ansökan till Design och utveckling Non-ATP Konkurrens CDK-hämmare

REPLACE is a unique strategy developed to more effectively target protein-protein interactions (PPIs). It aims to expand available drug target space by ...

Research

JoVE Journal

Biology

The use of SC1 (Pluripotin) to Support mESC Self-renewal in the Absence of LIF

The use of SC1 Pluripotin to Support mESC Self-renewal in the Absence of LIF

Användningen av SC1 (Pluripotin) för att stödja Mesc självförnyelse i frånvaro av LIF

Mouse embryonic stem (ES) cells are conventionally cultured with Leukemia Inhibitory Factor (LIF) to maintain self-renewal.1 However, LIF is expensive and ...

Imaging Protein-protein Interactions in vivo

Imaging Protein-protein Interactions in vivo

Imaging Protein-protein interaktioner In vivo</em

Protein-protein interactions are a hallmark of all essential cellular processes. However, many of these interactions are transient, or energetically weak, ...

Probing High-density Functional Protein Microarrays to Detect Protein-protein Interactions

Sondering hög densitet funktionellt protein Microarrays att upptäcka protein-proteininteraktioner

High-density functional protein microarrays containing ~4,200 recombinant yeast proteins are examined for kinase protein-protein interactions using an ...

A Method for Screening and Validation of Resistant Mutations Against Kinase Inhibitors

En metod för screening och validering av Resistenta mutationer Against kinashämmare

The discovery of BCR/ABL as a driver oncogene in chronic myeloid leukemia (CML) resulted in the development of Imatinib, which, in fact, demonstrated the ...

Efficient iPS Cell Generation from Blood Using Episomes and HDAC Inhibitors

Effektiv iPS cell Generation från Blood Använda episomer och HDAC inhibitorer

This manuscript illustrates a protocol for efficiently creating integration-free human induced pluripotent stem cells (iPSCs) from peripheral blood using ...

Design and Development of Aptamer&#8211;Gold Nanoparticle Based Colorimetric Assays for In-the-field Applications

Design och utveckling av aptamer-guld nanopartiklar baserade kolorimetriska analyser för in-the-fältet Program

The design and development of an aptamer&#8211;gold nanoparticle (AuNP) colorimetric assay for the detection of small molecules for in-the-field ...

Removal of Exogenous Materials from the Outer Portion of Frozen Cores to Investigate the Ancient Biological Communities Harbored Inside

Borttagning av exogena material från den yttre delen av frysta kärnor för att undersöka forntida biologiska samhällen hyste Inside

The cryosphere offers access to preserved organisms that persisted under past environmental conditions. In fact, these frozen materials could reflect ...

Study of Protein-protein Interactions in Autophagy Research

Studie av Protein-protein interaktioner i autofagi forskning

Protein-protein interactions are important for understanding cellular signaling cascades and identifying novel pathway components and protein dynamics. ...

Advanced Confocal Microscopy Techniques to Study Protein-protein Interactions and Kinetics at DNA Lesions

Avancerad konfokalmikroskopi tekniker för att studera Protein-protein interaktioner och kinetik på DNA lesioner

Local microirradiation with lasers represents a useful tool for studies of DNA-repair-related processes in live cells. Here, we describe a methodological ...

Agrobacterium-Mediated Genetic Transformation, Transgenic Production, and Its Application for the Study of Male Reproductive Development in Rice