[发明专利]一种分析识别蛋白质特异性药物结合口袋的方法

说明书

本发明公开了一种分析识别蛋白质特异性药物结合口袋的方法，属于特异性药物研发领域。本发明方法第一步建立所研究的一类蛋白的非冗余结构数据库；第二步根据蛋白结构，识别非冗余结构数据库中所有蛋白的结合口袋；第三步通过LD和SD对所有结合口袋进行重合性分析，找出在组水平上的保守性结合口袋；再对所有组的组保守性结合口袋进行重合性分析，从而找出在组水平上保守但在所研究的一类蛋白水平上表现特异性的结合口袋；第四步分析计算蛋白质分子网络中的接近中心性来进一步判断第三步中识别的特异性结合口袋成为药物结合靶点的潜在性。本发明方法解决了目前无法有效预测特异性靶向药物结合位点的问题，对特异性靶向新药的开发有重要的作用。

技术领域

本发明属于特异性药物研发领域，特别涉及一种分析识别蛋白质特异性药物结合口袋的方法。

背景技术

蛋白是组成人体一切细胞、组织的重要成分，是生命活动的主要承担者。蛋白活性的失调会引发很多疾病，例如蛋白激酶活性的失调会引发癌症、牛皮癣和慢性神经退行性等疾病。因此需要针对这些蛋白，设计药物以恢复蛋白的活性，从而达到治疗的效果。药物设计有两个至关重要的问题，第一是药效问题，第二个是副作用问题。

现有的大多数药物都结合蛋白的保守性结合位点，即保守性结合口袋，例如现有的大多数激酶蛋白药物，都是结合保守的ATP口袋，通过抑制ATP的结合来降低激酶的活性。但是，保守性结合口袋的序列和结构特征在一类蛋白中十分保守，靶向保守性结合口袋的药物会同时抑制多个蛋白的生物学活性，有较多的副作用。因此，如何分析识别蛋白质特异性药物结合口袋，为蛋白质药物设计提供特异性信息，降低药物的副作用是近年来药物设计研究的瓶颈问题。

近几年，随着蛋白结构的增多，给系统分析蛋白特异性药物结合口袋提供了机会。因此，亟需一种分析识别蛋白质特异性药物结合口袋的新方法。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种分析识别蛋白质特异性药物结合口袋的方法，对帮助药物设计并降低药物副作用有重要意义。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种分析识别蛋白质特异性药物结合口袋的方法，包括如下步骤：

(1)构建一类蛋白的非冗余结构数据库

该步骤根据所研究的一类蛋白的UniProt ID，在PDB(Protein Data Bank)结构数据库中获得其X衍射晶体结构。在PDB结构数据库中，如果一个蛋白有多个X衍射晶体结构，则选择分辨率最高(即分辨率值最小)的X衍射晶体结构，从而使每个蛋白只有一个X衍射晶体结构。然后去除分辨率低的蛋白X衍射晶体结构，得到一类蛋白的非冗余结构数据库。

(2)识别蛋白结合口袋

该步骤主要为识别蛋白的结合口袋。首先，用多序列比对方法(MAFFT)将非冗余结构数据库中的蛋白根据序列同源性分组(如果已有研究将这类蛋白分组，可不用再分组)，在每组蛋白中随机选取一个蛋白的X衍射晶体结构作为模板。随后将每组蛋白中的其他蛋白结构与模板蛋白结构进行结构比对(例如可以用软件PyMOL中的方法进行结构比对)并重新保存每个蛋白结构的坐标。然后优化所有蛋白的晶体结构，即将蛋白所有的重原子补齐。最后识别所有蛋白的结合口袋，建立结合口袋数据库，记录结合口袋的位置和结构信息。

(3)分析识别特异性结合口袋

该步骤主要根据结合口袋的位置特征和形状特征，对结合口袋进行分类，识别特异性结合口袋。

在分析结合口袋的位置特征时，本发明认为相似的口袋其位置必须相近，用位置距离(Location Distance,LD)量化口袋位置的相似性，公式如下：