[发明专利]14-3-3蛋白质与磷酸化配体相对亲和力的估计和预测方法

说明书

本发明公开了一种14‑3‑3蛋白质与磷酸化配体相对亲和力的估计和预测方法，包括以下步骤：步骤S1收集和处理数据，收集不同来源的所有七种亚型与三肽配体的亲和力数据，并对数据集进行预处理和质量检查；步骤S2构建14‑3‑3配体亲和力的定量构效关系模型，用来自DPPS的氨基酸描述符代表每个磷酸化多肽上的理化特征并作为预测变量，对应14‑3‑3每个亚型的配体亲和力作为响应变量，用惩罚回归方法建模；步骤S3预测14‑3‑3蛋白与配体的亲和力，利用依据14‑3‑3多肽文库数据构建的定量构效关系模型预测所有可能序列组合的磷酸化三肽配体与14‑3‑3亚型的相对亲和力。

技术领域

本发明涉及计算机辅助药物分子设计技术领域，特别涉及一种14-3-3蛋白质与磷酸化配体相对亲和力的估计和预测方法。

背景技术

14-3-3蛋白是一个酸性蛋白家族的统称，成员之间具有高度的序列保守性和结构相似性，蛋白质的分子量在30kDa左右。这些蛋白存在于多种不同类型的真核细胞和组织中，在体内以同源或异源二聚体的形式存在。形成二聚体后在蛋白结构上呈现出一个凹槽状结构域，该结构域中带正电荷的残基(如K49、R56和R127)能够与带有磷酸化丝氨酸/苏氨酸(pS/T)位点的配体结合并发生相互作用。因此，配体磷酸化是可以与14-3-3蛋白发生相互作用的必要条件。14-3-3蛋白质和特定的磷酸化配体结合之后会形成特定的复合体，复合体能够激活和参与一些细胞内的信号转导过程。研究证实，14-3-3家族大部分成员都能参与这些过程。通过与特定配体结合，14-3-3蛋白能够参与控制不同的细胞活动，包括代谢、转录、细胞周期、分化、迁移和凋亡等。此外，14-3-3蛋白也是产生癌细胞药物抗性的一个关键因子。很多经研究确认的14-3-3蛋白结合配体是原癌基因或癌基因的表达产物，例如c-Raf-1,PyMT,BCR/ab1，hTERT,IGF-IR,β-catenin。除了与癌症有关的配体发生结合外，研究发现有一些14-3-3亚型在肿瘤细胞中的基因转录水平升高，在癌症化疗后复发或预后不良的癌症患者病例中也发现了14-3-3蛋白基因的过量表达。这些结果都表明，14-3-3作为关键信号因子参与了多种人类癌症化疗抗性的产生，14-3-3的过度表达与患者的不良预后情况有关。这使得14-3-3有可能成为癌症诊断的新型生物标志物，也是一些癌症诊疗的有效候选靶点之一。在人源14-3-3家族中已经发现有七种结构相似但表现不同的亚型，分别用希腊字母命名为β，γ，ε，τ，σ，η。每个亚型对应了一个特定的编码基因。在这些亚型的蛋白多序列比对中发现存在五个同源区块。通过比较整体的蛋白晶体结构，发现14-3-3亚型之间呈现出高度的结构相似性。由于在序列和结构上的高度保守，亚型之间在某些功能上能够互补。一些特殊情况下，一种亚型的功能缺陷可以由另一种亚型来补偿。虽然如此，每个14-3-3亚型的二聚体偏好性和配体结合特异性上存在明显的差异。在某些特定组织细胞中发现，在二聚体形式上有的14-3-3亚型倾向于形成同源二聚体，有的倾向于形成异源二聚体。14-3-3ε倾向于与β、γ和ζ形成异源二聚体，且没有发现同源二聚体。14-3-3σ主要是同源二聚体的形式，γ则发现同时具有两种二聚体形式。对于特定的14-3-3亚型，其能够结合的配体也不同。与14-3-3蛋白结合的配体主要是磷酸化形式，早期的研究发现pS/T及其周围区域都会参与14-3-3和配体的结合。所以14-3-3蛋白的配体结合位点包含了pS/T及其周边区域的特定序列模式。目前在14-3-3s结合位点上存在着三种主要序列模式：RSXpSXP、PXXpSXP和位于配体羧基末端的SWpTX。除此之外，还有几种例外情况，例如结合位点无磷酸化或与前述模式不同。这些亚型/亚型和亚型/配体之间的特异性可能源自于14-3-3亚型之间的结构和序列的轻微差异造成的。亚型之间在结构上的差异可能引起亚型与不同序列排列的磷酸化多肽之间发生相互作用的亲和力的差异。这种差异可以帮助更多地了解14-3-3蛋白与配体识别和结合的细节，从而更有效地进行以14-3-3为靶点的药物设计。14-3-3蛋白与磷酸化多肽的亲和力可以通过高通量的多肽文库获得。但是仍有很多限制因素存在。例如对于三肽来说，覆盖20个氨基酸的所有序列排列组合的数目是8000个。

发明内容