分子模拟方法验证肺癌分子靶标外显子缺失对吉非替尼用药效果的影响

刘钰宁　高军晖

摘 要：利用同源建模，构造出EGFR的第19位外显子缺失后的蛋白结构model。然后使用Arguslab软件，计算出吉非替尼、ATP分别与野生型蛋白2GS6和突变蛋白model结合所需要的能量，试图用理论计算的方式对吉非替尼的用药效果改善作出解释，下面将总结研究过程和结果。

关键词：非小细胞肺癌 EGFR 19位外显子缺失 同源建模 分子对接

中图分类号：R730 文献标识号：A 文章编号：1672-3791（2015）07（a）-0202-02

利用同源建模，构造出EGFR 的第19位外显子缺失后的蛋白结构model。然后使用Arguslab[1]软件，计算出吉非替尼、ATP分别与野生型蛋白2GS6和突变蛋白model结合所需要的能量，试图用理论计算的方式对吉非替尼的用药效果改善作出解释，下面将总结研究过程和结果。

1 数据来源及同源建模

从PDB网站[2]下载受体材料2GS6.pdb（野生型受体蛋白）。从pubchem网站[3]下载配体材料CID_5957.sdf（吉非替尼）和CID_123631.sdf（ATP）。

同源建模（Homology Modeling）指的是根据一个已知蛋白的三维结构和目标蛋白的氨基酸序列，构建出目标蛋白的三维结构[4]。

对于19位外显子变异产生的蛋白三维结构，可以采用同源建模进行构建。同源建模的基本假设是：如果一个未知结构蛋白与一个已知结构蛋白之间的序列相同程度超过30%，则可以以已知蛋白为模版来构建未知蛋白的三维结构。

对于2GS6氨基酸序列，去除746-750位置（19位外显子对应的5个氨基酸）的氨基酸。见表1。把上述序列到SWISS-MODEL[5]上进行同源建模，以2GS6.pdb为模板，生成的蛋白文件为model.pdb。

图1是SWISS MODEL给出的同源建模的质量评估图。横坐标是氨基酸的编号，从0到350.纵坐标是目标序列与模版序列的局部相似质量值。质量值从0到1，数值越大表示相似度越高。从图1中可知，相似度几乎都在60%以上。

2 分子对接

分子对接技术利用理论方法与计算技术，模拟出分子的外观和性质，其过程涉及分子之间的空间匹配和能量匹配。Arguslab是一款分子对接软件，对药物与蛋白质大分子结合所需能量进行模拟计算，用于寻找药物与受体蛋白间的最佳结合位点。

以下操作方法与文献[6]类似。用Openbabel软件将CID_5957.sdf（吉非替尼）和CID_123631.sdf（ATP）转换成mol格式。用Arguslab软件选中水分子和杂质并删除。再利用Arguslab软件对2GS6、model（同源建模生成的蛋白）和吉非替尼、ATP进行两两组合，计算各自的最佳结合位点。

3 结果与讨论

表2是分子对接实验结果。表内数据代表受体和配体结合所需能量。所需能量越低，结合越容易。

EGFR蛋白既可以与ATP 结合，激活细胞的分裂﹑增殖等生理功能；也可与吉非替尼等药物结合。但如果药物已经与受体结合，ATP 就不能再接近受体。从所得出的数据分析， 野生基因2GS6与吉非替尼结合所需能量为-8.07kcal/mol，低于其与ATP能量分子结合所需能量-7.78kcal/mol。2GS6经过19外显子突变后形成的蛋白和吉非替尼结合所需能量为-8.52kcal/mol，高于其和ATP能量分子结合所需能量-8.03kcal/mol。

分析可得出，变异前后药物分子都会与蛋白分子结合而不是ATP分子，所以19位外显子变异不会导致耐药。但由于-7.78-（-8.07）<-8.03-（-8.52），变异后蛋白分子更容易与吉非替尼分子结合，说明此变异有利于用药。

参考文献

[1] Arguslab网址：http：//www.arguslab.com/arguslab.com/ArgusLab.html.

[2] PDB网址：http：//www.rcsb.org/pdb/home/home.do

[3] PubChem网址：http：//pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.

[4] Wikipedia网址：https：//en.m.wikipedia.org/wiki/Homology_modeling.

[5] Guex N.， Peitsch M.C.SWISS-MODEL and the Swiss-Pdb Viewer： an environment for comparative protein modeling[J].Electrophoresis， 1998，18（15）：2714-2723.

[6] 龚雨晨，高军晖.基于分子对接方法的肺癌分子靶标耐药机制研究[J].中外医疗，2014，33（28）：90-91.