[发明专利]提供τ蛋白聚集调节剂的方法

说明书

本发明总体上涉及选择或设计用于调节τ蛋白聚集的化合物的方法。所述方法包括使用计算机实现的分子建模方式，以将候选化合物的三维结构与所述τ蛋白的包含氨基酸315‑378的至少一部分的三维结构进行比较并确定所述候选化合物是否能够与Leu315、Ser341、Glu342、Lys343、Phe346、Lys347、Val350、Ser352、Ile354、Lys369、Ile371、Glu372、Phe378和Thr373中的两个或更多个同时形成非共价相互作用。预测能够形成所述相互作用的候选化合物调节所述τ蛋白或其截短形式的聚集。还描述了使用所述τ蛋白的包含氨基酸315‑378的至少一部分的三维结构模型的方法，其中所述模型是所述τ蛋白的部分与成对螺旋丝(PHF)的聚集过程中的中间体；以及计算系统和产品。

技术领域

本发明总体上涉及使用τ蛋白结合口袋的结构坐标的方法。特别地，本发明提供了τ蛋白结合口袋的三维模型和用于通过合理的药物设计来鉴定、选择和/或设计τ蛋白聚集调节剂的方式。本发明还总体上涉及使用如下τ蛋白的结构坐标，其是τ蛋白从包含结合口袋的紧密构象折叠为成对螺旋丝的聚集构象的过程中的中间体。

背景技术

与τ蛋白相关的障碍，统称为神经退行性τ蛋白病(Lee等人,2001)，代表一组蛋白质聚集疾病(Buee等人,2000)。阿尔茨海默病(AD)是该组神经退行性疾病的一部分。痴呆病症如阿尔茨海默病(AD)的特征通常在于受影响患者的脑中蛋白质结构如β-淀粉样蛋白斑和由τ蛋白构成的神经原纤维缠结(NFT)的细胞内和/或细胞外沉积物的逐渐积累。这些病变的出现在很大程度上与病理性神经元变性和脑萎缩以及与认知损害相关(参见例如，Mukaetova-Ladinska等人,2000)。在AD中，τ蛋白自组装形成成对螺旋丝(PHF)和直丝，它们构成神经元内的神经原纤维缠结和脑中的营养不良性神经突。蛋白错误折叠形成淀粉样蛋白原纤维是统称为淀粉样变性的许多不同疾病的标志，其中每一种所述疾病由特定的前体蛋白表征(Sipe,1992)。

τ蛋白以可变剪接的同种型存在，其含有对应于微管结合结构域的重复序列的三个或四个拷贝(参见例如，Goedert,M.等人,1989)。从来自AD脑组织的蛋白水解稳定的PHF核心制备物中分离的τ蛋白种类包含衍生自三重复和四重复同种型的片段(但限于三个重复的等同物)的混合物，其中N末端位于残基Ile-297或His-299且C末端位于残基Glu-391，或在其他物种中的同源位置(Wischik等人,1988；Jakes等人,1991)。诸位发明人先前已经表明，片段297-391(称为dGAE)在特定条件下自组装形成成对螺旋丝状结构(Al-Hilaly等人,2017)，并且该组装在还原条件下(在DTT的存在下)或在高浓度下增强。组装伴随着从溶液中的无规卷曲到不溶性部分中的β折叠结构的构象变化(Al-Hilaly等人,2017)。来自该同一分子(本文称为“dGAE73”)的残基306-378已在电子密度方面可视化，并使用对从AD脑组织提取的PHF的冷冻电子显微镜分析被确认为形成PHF核心的一部分(Fitzpatrick等人,2017)。

然而，尽管关于由不同蛋白质和PHF形成的淀粉样蛋白原纤维的结构数据是可获得的，但对由不相连接的单体形成淀粉样蛋白原纤维的机制的阐明仍然是难以理解的(Sipe 1992；ChitiDobson 2006；Roberts 2007；Kelly 2000)。迄今为止，尚未对不相连接的可溶性低聚物质池的成核的初级阶段进行一致的描述(Roberts 2007,KodaliWetzel,2007；Serio等人,2000；Modler等人,2004；Glabe 2008；Meisl等人,2016)。已经鉴定了许多致淀粉样前体和低聚状态(Campioni等人,2010；Novo等人,2018；Kayed等人,2003；Buccianti等人,2002和2004；Gerson等人,2016)，但这些结构上异质和瞬时的聚集体的分离和进一步表征仍然是挑战。已经通过生物化学和生物物理实验和体内测定支持了可溶性蛋白质低聚物作为τ蛋白病发病机理中细胞损伤和功能障碍的主要原因的证据(Macdonald等人,2019；Lasagna-Reeves等人,2012；Gerson等人,2016)。