Analyse af dehydroabietinsyres potentiale som h\u00e6mmer af PI3K\/AKT\/mTOR-signalvejen baseret p\u00e5 computersimuleringsteknologi
\nPI3K\/AKT\/mTOR-signalvejen spiller en vigtig rolle i processerne for celleproliferation, differentiering og apoptose og er overaktiveret i mange tumorceller. Det har vist sig at fremme udviklingen af l\u00e6gemiddelresistens i tumorceller. H\u00e6mning af aktiveringen af denne signalvej kan fremme tumorcelleapoptose og genoprette tumorcellers f\u00f8lsomhed over for l\u00e6gemidler. Derfor er udviklingen af sm\u00e5molekyl\u00e6re PI3K\/AKT\/mTOR-signalvejsh\u00e6mmere blevet et af forskningens hotspots for anti-tumormedicin. Dehydroabietic acid (DHA) er en vigtig tricyklisk diterpenoid naturlig harpikssyre og en af komponenterne i traditionel kinesisk medicin kolofonium. Det opn\u00e5s hovedsageligt ved at adskille kolofonium gennem disproportioneringsreaktion. Det har stabile egenskaber og en struktur, der ligner steroidmolekyler, og er blevet brugt i vid udstr\u00e6kning til syntese og udvikling af fluorescerende reagenser og l\u00e6gemiddelmellemprodukter. Dehydroabietinsyre og mange af dens derivater udviser fremragende antitumoraktivitet. Nylige rapporter har vist, at 1H-benzo[d]imidazolderivater af dehydroabietinsyre har h\u00e6mmende virkninger p\u00e5 PI3K \u03b1 og kan nedregulere ekspressionen af fosforyleret AKT. Vores forskning viste ogs\u00e5, at nogle B-ringmodificerede dehydroabietinsyrederivater kan reducere ekspressionsniveauerne af fosforyleret PI3K, AKT og mTOR samt fosforyleringsniveauerne af deres downstream-effektorer S6 og 4EBP1. Selvom forskellige derivater af dehydroabietinsyre har vist visse h\u00e6mmende effekter p\u00e5 PI3K\/AKT\/mTOR-signalvejsproteinerne, er det i \u00f8jeblikket uklart, om dehydroabietinsyre i sig selv har den tilsvarende h\u00e6mmende evne, og der er behov for yderligere forskning.<\/p>\n
De fleste forbindelser ud\u00f8ver deres virkning ved at binde sig til proteinmolekyler, og deres bindingsm\u00e5der og -evner kan verificeres ved hj\u00e6lp af metoder som proteinkrystalanalyse og fluorescensd\u00e6mpning af proteiner. Men fors\u00f8gsperioden er lang, og omkostningerne er h\u00f8je. Molekyl\u00e6r docking-teknologi er et middel til at bruge computere til at udf\u00f8re teoretiske beregninger og forudsige bindingen mellem forbindelser og receptorproteiner. Baseret p\u00e5 docking-bindingsenergien kan bindingsevnen mellem forbindelser og proteiner bestemmes, og potentielle proteinmodulatorer kan screenes; Forel\u00f8big mekanismeforskning kan ogs\u00e5 udf\u00f8res gennem den opn\u00e5ede docking-konfiguration og andre docking-scores. Derudover kan forst\u00e5else af l\u00e6gemiddelegenskaber og farmakokinetiske egenskaber ved forbindelser som absorption, distribution, metabolisme, udskillelse og toksicitet i menneskekroppen afg\u00f8re, om de kan bruges som kandidatforbindelser til klinisk behandling. For at reducere forskningsomkostningerne er computerst\u00f8ttede programmer gradvist blevet brugt til indledende unders\u00f8gelser af l\u00e6gemidlers lighed og farmakokinetik.<\/p>\n
Derfor brugte denne unders\u00f8gelse molekyl\u00e6r docking-teknologi til at forudsige dehydroabietinsyrens bindingsevne og bindingsm\u00e5de til n\u00f8gleproteiner i denne vej og verificerede den faktiske h\u00e6mning af dehydroabietinsyre ved hj\u00e6lp af proteinimmunoblotting. Desuden blev en netv\u00e6rksserver brugt til at simulere l\u00e6gemiddellignende egenskaber og farmakokinetik for forel\u00f8bigt at forst\u00e5 potentialet i dehydroabietic acid som en h\u00e6mmer af PI3K\/AKT\/mTOR-signalvejen og give et teoretisk grundlag for yderligere udvikling af dehydroabietic acid.<\/p>\n
PI3K\/AKT\/mTOR-signalvejen spiller en vigtig rolle i processerne for celleproliferation, differentiering og apoptose og er ogs\u00e5 et af m\u00e5lene for kr\u00e6ftbehandling. PI3K best\u00e5r hovedsageligt af den katalytiske underenhed p110 og den regulatoriske underenhed p85. Efter aktivering af fosforylering kan den omdanne sit substrat 3,4-fosfatidylinositol (PIP2) til 3,4,5-trifosfatfosfatidylinositol (PIP3). PIP3 kan binde sig til AKT og fremme AKT-phosphorylering gennem phosphoinositolafh\u00e6ngig proteinkinase 1 (PDK1). AKT aktiveret af fosforylering kan direkte eller indirekte fosforylere mTOR og derved yderligere fremme fosforyleringen af downstream-effektorproteiner 4EBP1 og S6 for at regulere intracellul\u00e6r biokemisk aktivitet.<\/p>\n
Denne unders\u00f8gelse er baseret p\u00e5 den kontinuerlige udvikling af anticancerderivater af dehydroabietic acid i de senere \u00e5r, hvoraf nogle er rapporteret at have h\u00e6mmende virkninger p\u00e5 n\u00f8gleproteiner i PI3K\/AKT\/mTOR-signalvejen. For at unders\u00f8ge effekten af dehydroabietic acid som r\u00e5materiale p\u00e5 PI3K\/AKT\/mTOR-signalvejen og give et grundlag for udvikling af dehydroabietic acid anticancer-derivater. Dehydroabietinsyrens bindingsevne og bindingsm\u00e5de til ATP-bindingsstederne for n\u00f8gleproteinerne PI3K, AKT og mTOR i signalvejen blev forudsagt ved hj\u00e6lp af molekyl\u00e6r docking-teknologi. Den h\u00e6mmende effekt af dehydroabietic acid p\u00e5 pathway blev unders\u00f8gt ved hj\u00e6lp af proteinimmunoblotting, og potentialet for dehydroabietic acid som et oralt l\u00e6gemiddel blev forudsagt gennem forel\u00f8bige l\u00e6gemiddellignende og farmakokinetiske simuleringer.<\/p>\n
De molekyl\u00e6re dockingresultater viste, at dehydroabietic acid har en vis bindingsevne til ATP-bindingssteder for forskellige n\u00f8gleproteiner, med den svageste binding til AKT3 ved en minimal bindingsenergi p\u00e5 -6,16 kcal\/mol og den st\u00e6rkeste binding til AKT1 ved en minimal bindingsenergi p\u00e5 -8,04 kcal\/mol. Dehydroabietinsyrens bindingsevne til signalvejsproteiner er svagere end den oprindelige ligands som en meget effektiv inhibitor, hvilket svarer til det dehydroabietinsyrebaserede PI3K\/AKT\/mTOR-signalvejsinhibitormolekyle DBDA, som vi har syntetiseret. P\u00e5 ATP-bindingssteder er interaktionsresterne mellem dehydroabietic acid og proteiner for det meste hydrofobe rester. Bortset fra Lys890 i PI3K \u03b4 er andre n\u00f8glerester, der spiller den vigtigste rolle i ligandproteinbindingen, ogs\u00e5 hydrofobe rester. Det indikerer, at dehydroabietinsyre kan ud\u00f8ve h\u00e6mmende virkninger ved at binde sig til ATP-bindingsstedernes glandul\u00e6re gyrus. Interaktionsresterne mellem forskellige proteiner og dehydroabietic acid overlapper betydeligt med dem fra den oprindelige ligand, hvilket indikerer, at dehydroabietic acid kan konkurrere med ATP p\u00e5 samme m\u00e5de som den oprindelige ligand for at h\u00e6mme proteinets virkning. Desuden har strukturer uden hydrogenbindinger, s\u00e5som dehydroabietinsyre med PI3K \u03b1, AKT2 og AKT3, h\u00f8jere bindingsenergier end andre strukturer med hydrogenbindinger, hvilket indikerer, at hydrogenbindinger spiller en vigtig rolle i den stabile binding af dehydroabietinsyre til proteiner. I konfigurationen af dehydroabietinsyrebinding genereres alle hydrogenbindinger ved carboxylpositionen. Der er dog flere overlappende rester n\u00e6r isopropyl- og benzenringene, der interagerer gennem hydrogenbindinger i den oprindelige ligand. Denne funktion antyder, at n\u00e5r man designer nye h\u00e6mmere af den dehydroabietiske syrebaserede PI3K\/AKT\/mTOR-signalvej, kan carboxylpositionens hydrofile evne forbedres, og hydrofile grupper kan indf\u00f8res i isopropyl- og benzenringpositionerne, hvilket kan forbedre den nye forbindelses evne til at binde sig til proteiner.<\/p>\n
Proteinimmunoblotting-eksperimenter viste, at efter behandling med dehydroabietinsyre blev udtrykket af PI3K-reguleret underenhed p85 i SCC9-celler reduceret betydeligt. Faldet i p85-indhold kan hindre dannelsen af PI3K og blive en af de faktorer, der reducerer fosforyleringsudtrykket af downstream-protein AKT i PI3K. Det samlede protein i AKT og mTOR viste ingen signifikante \u00e6ndringer sammenlignet med den blanke gruppe under forskellige koncentrationer af dehydroabietic acid, men udtrykket af fosforylerede proteiner blev signifikant reduceret, hvilket indikerer, at fosforyleringsprocessen i AKT og mTOR blev h\u00e6mmet. Det nedsatte fosforyleringsudtryk af 4EBP1 nedstr\u00f8ms for mTOR kan skyldes, at 4EBP1 ogs\u00e5 kan aktiveres gennem MEK\/Erk-signalvejen. Downstream-fosforyleringsudtrykket af et andet effektorprotein S6K1, der reguleres af mTOR, blev markant reduceret, hvilket kan skyldes h\u00e6mning af mTOR-fosforylering, hvilket f\u00f8rer til et fald i S6K1-aktivering og dermed reducerer fosforyleringsreaktionen af S6. Samlet set blev udtrykket af PI3K\/AKT\/mTOR-signalvejen i SCC9-celler h\u00e6mmet af dehydroabietic acid, hvilket er i overensstemmelse med de forudsagte resultater i molekyl\u00e6r docking.<\/p>\n
I forudsigelsen af l\u00e6gemiddelegenskaber og farmakokinetik viser Lipinski-reglen om fem analyser af dehydroabietic acid, at dens molekylv\u00e6gt, LogP, rotationsbinding, hydrogenbindingsacceptor og hydrogenbindingsdonorv\u00e6rdier alle ligger inden for det omr\u00e5de, der kr\u00e6ves af denne empiriske regel. Farmakokinetisk forudsigelse simulerer absorption, distribution, metabolisme, udskillelse og toksicitet af dehydroabietic acid in vivo, og dehydroabietic acid har best\u00e5et de fleste af testene, hvilket indikerer, at det kan v\u00e6re i stand til at ud\u00f8ve l\u00e6gemiddelvirkninger godt in vivo.<\/p>\n
Sammenfattende viste denne unders\u00f8gelse, at dehydroabietinsyre i sig selv kan blive en terapeutisk kandidat til at h\u00e6mme PI3K\/AKT\/mTOR-signalvejen for at lindre tumorcelleresistens og antitumoreffekter gennem forudsigelse af molekyl\u00e6r docking, proteinimmunoblotting-eksperimenter, test af l\u00e6gemiddellighed og farmakokinetisk forudsigelse. Der kan foretages yderligere \u00e6ndringer af dehydroabietinsyrens struktur for at udvikle mere effektive h\u00e6mmere af den dehydroabietinsyrebaserede PI3K\/AKT\/mTOR-signalvej.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Analyse af potentialet i dehydroabietinsyre som en h\u00e6mmer af PI3K\/AKT\/mTOR-signalvejen baseret p\u00e5 computersimuleringsteknologi PI3K\/AKT\/mTOR-signalvejen spiller en vigtig rolle i processerne med celleproliferation, differentiering og apoptose og er overaktiveret i mange tumorceller. Det har vist sig at fremme udviklingen af l\u00e6gemiddelresistens [...].<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[20],"tags":[],"yoast_head":"\n