吳世亮，孫海波，尹妍妍，李洪云，王 青，王立飛

(山東交通學(xué)院理學(xué)院，濟(jì)南 250357)

1 引 言

組蛋白乙?；饕伤^的“書寫者”，“閱讀者”和“擦除者”進(jìn)行調(diào)節(jié)，bromodomain結(jié)構(gòu)域(Bromodomain，BRD)是組蛋白乙酰化的“閱讀者”[1].迄今為止，人類已識別出61種BRDS蛋白結(jié)構(gòu)域，由約140個(gè)氨基酸殘基組成.這些結(jié)構(gòu)域存在于46種不同的蛋白質(zhì)中，并分為8個(gè)不同的家族[2，3].BRD具有高度保守的折疊模式，主要由四個(gè)反向平行的α-螺旋(αA，αB，αC，αZ)和兩個(gè)柔性環(huán)(ZA環(huán)和BC環(huán))構(gòu)成[4，5].Bromodomain結(jié)構(gòu)域和末端結(jié)構(gòu)域(bromodomain and extra-terminal domain，BET)家族是八個(gè)主要BRD家族的重要組成部分，包含BRD2，BRD3，BRD4和BRDT[6]四個(gè)成員.

BRD4是BET家族中重要的功能蛋白.研究表明，BRD4通過招募正向轉(zhuǎn)錄延長因子b(positive transcriptional elongation factor b，P-TEFb)調(diào)節(jié)靶基因的表達(dá)，在調(diào)節(jié)細(xì)胞基因轉(zhuǎn)錄、細(xì)胞周期、炎癥等生物過程中發(fā)揮重要作用[7-10].實(shí)際上，肺癌、乳腺癌和肝癌等各種惡性腫瘤的發(fā)生和發(fā)展與BRD4的表達(dá)失調(diào)或功能異常密切相關(guān)[11-13].此外，BRD4對急性骨髓性白血病細(xì)胞的分化誘導(dǎo)產(chǎn)生重要影響[14].因此，BRD4已成為用于臨床治療各種惡性腫瘤、急性骨髓性白血病、炎性疾病等藥物設(shè)計(jì)的重要靶點(diǎn)之一.

自2010年首次公開了有效的BET家族抑制劑JQ1以來[4]，許多針對BET家族特別是靶向BRD4的小分子抑制劑被廣泛報(bào)道，如IBET151[15]，I-BET762[16]和RVX-208[17-18]等，這些抑制劑可以誘導(dǎo)細(xì)胞周期停滯和凋亡，并抑制腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移.然而，抑制劑與BRD4蛋白的結(jié)合方式以及蛋白構(gòu)象變化的細(xì)節(jié)仍然不足，這限制了針對BRD4的有效抑制劑的設(shè)計(jì)與開發(fā).因此，進(jìn)一步從原子層次了解抑制劑和BRD4的結(jié)合機(jī)制變得至關(guān)重要.

隨著計(jì)算方法的發(fā)展，分子動(dòng)力學(xué)模擬[19，20]和結(jié)合自由能計(jì)算[21，22]已成為探討抑制劑與蛋白質(zhì)結(jié)合機(jī)制的有效工具.在這項(xiàng)工作中，選擇了兩種抑制劑8Q9和8QC來闡明抑制劑與BRD4(1)的結(jié)合機(jī)制[23]，我們之所以選擇這兩個(gè)小分子抑制劑是因?yàn)樗鼈冿@示出與BRD4(1)不同的結(jié)合能力，對應(yīng)于8Q9和8QC的IC50值分別為2270和150 nM.圖1展示了抑制劑8Q9、8QC以及抑制劑/BRD4(1)復(fù)合體的結(jié)構(gòu).抑制劑8Q9和8QC與BRD4(1)的結(jié)合差異的闡明對于理解抑制劑與BRD4的結(jié)合機(jī)理具有重要意義.因此，本工作采用分子動(dòng)力學(xué)模擬，結(jié)合自由能計(jì)算和抑制劑-殘基相互作用來研究兩種抑制劑與BRD4(1)的結(jié)合方式以及抑制劑結(jié)合導(dǎo)致的BRD4(1)結(jié)構(gòu)的變化.同時(shí)，我們也希望這項(xiàng)研究能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)有效抑制BRD4(1)活性的抑制劑提供有價(jià)值的信息和理論指導(dǎo).

圖1 分子的結(jié)構(gòu)：(a)抑制劑8Q9與BRD4(1)復(fù)合物的結(jié)構(gòu)，(b)抑制劑8Q9的結(jié)構(gòu)，(c)抑制劑8QC的結(jié)構(gòu).Fig.1 Structures of molecules：(a)the8Q9 and BRD4(1)complex，(b)the inhibitor 8Q9，(c)the inhibitor 8QC.

2 理論和方法

2.1 模擬系統(tǒng)的準(zhǔn)備

動(dòng)力學(xué)模擬的初始模型取自蛋白質(zhì)庫中的晶體結(jié)構(gòu)5Y93和5Y94[23]，5Y93是抑制劑8Q9和BRD4(1)的復(fù)合物(8Q9/BRD4(1))，5Y94是抑制劑8QC和BRD4(1)的復(fù)合物(8QC/BRD4(1))，apo/BRD4(1)表示從晶體結(jié)構(gòu)5Y94中去掉抑制劑8QC獲得的BRD4(1)的無抑制劑狀態(tài)，該結(jié)構(gòu)用于比較抑制劑結(jié)合對BRD4(1)構(gòu)象變化的影響.所有結(jié)晶水分子都保留在初始模型中，借助Amber18中的LEAP模塊，將晶體結(jié)構(gòu)中缺失的氫原子連接到相應(yīng)的重原子.對兩種小分子抑制劑，使用了Amber18的antechamber程序中的AM1方法來實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和計(jì)算，并將原子的BCC電荷分配給抑制劑的各原子.蛋白質(zhì)和水分子的力場參數(shù)由Amber18中的ff14SB力場產(chǎn)生，而小分子抑制劑的力場參數(shù)由GAFF力場產(chǎn)生.復(fù)合體被溶解在顯性的TIP3P水盒子里，水盒子邊緣與復(fù)合體最近原子的距離設(shè)定為12.0?，然后將三個(gè)氯離子置于水和復(fù)合體組成的系統(tǒng)中，以確保系統(tǒng)呈電中性.

2.2 分子動(dòng)力學(xué)模擬

對于每個(gè)復(fù)合體系統(tǒng)，通過Amber18中的PMEMD模塊執(zhí)行了能量最小化和分子動(dòng)力學(xué)模擬.為了消除一些原子間的不合理接觸，每個(gè)系統(tǒng)都經(jīng)過了兩階段的能量優(yōu)化.首先，對溶質(zhì)進(jìn)行約束并優(yōu)化溶劑.其次，整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了無約束的優(yōu)化.在優(yōu)化過程中，首先執(zhí)行2500步的最陡下降優(yōu)化，接著進(jìn)行2500步的共軛梯度優(yōu)化.之后，將每個(gè)系統(tǒng)在2 ns內(nèi)保持恒定體積逐漸從0 K加熱到300 K，接著在常溫300 K，常壓1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓條件下進(jìn)行1 ns分子動(dòng)力學(xué)平衡.最后，進(jìn)行200 ns的無約束分子動(dòng)力學(xué)模擬.在模擬過程中，每2 ps記錄一次原子坐標(biāo).使用SHAKE算法來限制所有涉及氫原子的化學(xué)鍵的伸縮，模擬積分步長為2 fs.借助Langevin恒溫器控制每個(gè)系統(tǒng)的溫度.PME方法用于計(jì)算原子之間的長程靜電相互作用.涉及靜電相互作用和范德華相互作用的非成鍵相互作用計(jì)算的截?cái)嘀翟O(shè)置為10.0?.

2.3 結(jié)合自由能的計(jì)算

MM-GBSA方法是計(jì)算結(jié)合自由能的一種常用方法.在我們的研究中，借助Amber18中的MM-GBSA方法有效地估計(jì)了抑制劑與BRD4(1)的結(jié)合自由能.對于每個(gè)系統(tǒng)，從動(dòng)力學(xué)模擬軌跡的最后80 ns中每隔400 ps取一個(gè)構(gòu)象，共取出200個(gè)構(gòu)象用于MM-GBSA方法的計(jì)算.計(jì)算過程中去掉構(gòu)象中的水分子和離子，采用下面的公式計(jì)算抑制劑和蛋白質(zhì)的結(jié)合自由能：

式中△Eele和△Evdw分別表示氣相中抑制劑和蛋白質(zhì)的靜電相互作用與范德華相互作用，這兩項(xiàng)用分子力學(xué)計(jì)算，力場參數(shù)由Amber18中的ff14SB力場產(chǎn)生；第三項(xiàng)△Gpol表示極性溶解自由能對抑制劑和蛋白質(zhì)結(jié)合的貢獻(xiàn)，通常由Amber套件中MM-GBSA模塊求得；第四項(xiàng)△Gnonpol表示非極性溶解自由能對抑制劑和蛋白質(zhì)結(jié)合的貢獻(xiàn)，使用下面的方程求解：

式中SASA是溶劑可及表面積，經(jīng)驗(yàn)常數(shù)γ和β的值分別設(shè)置為0.0072 kcal·mol-1·?-2和0.0 kcal·mol-1；最后一項(xiàng)-T△S表示熵變對抑制劑和蛋白質(zhì)結(jié)合的貢獻(xiàn)，是平動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)熵之和，該項(xiàng)使用振動(dòng)模和傳統(tǒng)的熱力學(xué)計(jì)算.

2.4 動(dòng)態(tài)相關(guān)性分析

為了研究抑制劑結(jié)合引起的BRD4(1)的運(yùn)動(dòng)模式的改變，采用Amber 18中的CPPTRAJ程序，基于分子動(dòng)力學(xué)模擬的平衡部分，對三個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)相關(guān)性分析.由第i個(gè)Cα原子和第j個(gè)Cα原子構(gòu)成的矩陣元素Cij定義如下：

其中△ri表示第i個(gè)Cα原子相對于其平均值的位置偏差.Cij的取值范圍是-1至+1，其中-1表示完全負(fù)相關(guān)運(yùn)動(dòng)，而+1表示完全正相關(guān)運(yùn)動(dòng).正相關(guān)說明殘基沿相同方向移動(dòng)，而負(fù)相關(guān)說明殘基沿相反方向移動(dòng).使用顏色編碼模式來體現(xiàn)殘基之間相關(guān)運(yùn)動(dòng)的程度.文中出現(xiàn)的DCCM圖是使用分子動(dòng)力學(xué)模擬軌跡的最后80 ns中保存的Cα原子的坐標(biāo)計(jì)算得到的.

3 結(jié)果和討論

3.1 分子動(dòng)力學(xué)平衡

為了評估動(dòng)力學(xué)平衡的穩(wěn)定性，分析了三個(gè)系統(tǒng)的BRD4(1)主鏈原子相對于其初始優(yōu)化結(jié)構(gòu)的均方根偏差(RMSD)隨時(shí)間的演化情況(圖2).如圖2所示，三個(gè)系統(tǒng)的RMSD波動(dòng)不同，apo/BRD4(1)，8Q9/BRD4(1)，8QC/BRD4(1)達(dá)到穩(wěn)定平衡的時(shí)間分別是模擬開始后10 ns，50 ns和120 ns，其平衡后的平均RMSD值分別為1.76，0.98和1.18?，三個(gè)系統(tǒng)的RMSD的漲落范圍均小于0.65?，該結(jié)果說明分子動(dòng)力學(xué)平衡的穩(wěn)定性是可靠的，可用于隨后分析的統(tǒng)計(jì)取樣.此外，8Q9/BRD4(1)，8QC/BRD4(1)兩個(gè)復(fù)合體的RMSD值和漲落范圍明顯低于apo/BRD4(1)系統(tǒng)，表明抑制劑結(jié)合對BRD4(1)的結(jié)構(gòu)性波動(dòng)產(chǎn)生某些限制，這有助于抑制劑/BRD4(1)復(fù)合體的動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性.

圖2 分子動(dòng)力學(xué)模擬中BRD4(1)主鏈原子的均方根偏差Fig.2 Root-mean-square deviations(RMSDs)of the backbone atoms in BRD4(1)relative to the corresponding crystal structures as function of simulations time.

3.2 結(jié)構(gòu)變化

殘基的Cα原子均方根漲落(Root-meansquare fluctuations，RMSFs)可用于評估抑制劑結(jié)合對BRD4(1)結(jié)構(gòu)柔性的影響.采用Amber18中的CPPTRAJ工具計(jì)算了apo/BRD4(1)，8Q9/BRD4(1)，8QC/BRD4(1)三個(gè)系統(tǒng)中各殘基Cα原子漲落(圖3).圖3表明抑制劑的存在對BRD4(1)的結(jié)構(gòu)柔性產(chǎn)生了重要影響.抑制劑結(jié)合的BRD4(1)中殘基89-97和136-145兩個(gè)區(qū)域的RMSF值比apo/BRD4(1)的要小，這表明這兩個(gè)區(qū)域的柔性由于抑制劑的結(jié)合而減弱.這些結(jié)果表明，上述區(qū)域中的一些關(guān)鍵殘基可能與兩種抑制劑發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用，這可以通過后面基于殘基的自由能分解和氫鍵分析的計(jì)算進(jìn)一步證明.

圖3 動(dòng)力學(xué)模擬過程中三個(gè)系統(tǒng)的BRD4(1)殘基Cα原子的平均漲落Fig.3 Root-mean-square fluctuations(RMSFs)of Cα atoms in BRD4(1)of three simulated systems

3.3 動(dòng)態(tài)相關(guān)性分析

為了研究抑制劑結(jié)合引起的BRD4(1)的運(yùn)動(dòng)模式的改變，采用Amber 18中的CPPTRAJ程序，基于分子動(dòng)力學(xué)模擬的平衡部分，計(jì)算了殘基之間的DCCM(圖4)，圖中借助顏色編碼模式來體現(xiàn)特定殘基之間相關(guān)運(yùn)動(dòng)的程度，對角區(qū)域?qū)?yīng)于殘基相對于它們自身的運(yùn)動(dòng)，而非對角區(qū)域代表不同殘基之間的相對運(yùn)動(dòng)，紅色和黃色表示殘基之間的強(qiáng)烈正相關(guān)運(yùn)動(dòng)，而藍(lán)色和深藍(lán)色表示殘基之間的強(qiáng)烈負(fù)相關(guān)運(yùn)動(dòng).

apo/BRD4(1)的DCCM如圖4(a)所示，從圖中可以看出在區(qū)域R1和R3(黃色)中發(fā)生了強(qiáng)烈的正相關(guān)運(yùn)動(dòng)，區(qū)域R1中的運(yùn)動(dòng)指示殘基126-140相對于殘基99-108的相關(guān)運(yùn)動(dòng)，而在R3區(qū)域中的運(yùn)動(dòng)描述殘基116-121和54-59之間的相關(guān)運(yùn)動(dòng)；在區(qū)域R2(綠色)中注意到了一些輕微的正相關(guān)運(yùn)動(dòng)，描述了殘基81-89相對于殘基102-110的弱相關(guān)運(yùn)動(dòng).與apo/BRD4(1)相比，8Q9/BRD4(1)中抑制劑的存在增強(qiáng)了R1和R2區(qū)域中發(fā)生的正相關(guān)運(yùn)動(dòng)，而大大減弱了R3區(qū)域的正相關(guān)運(yùn)動(dòng)，此外，8Q9的結(jié)合明顯增強(qiáng)了區(qū)域R4中的正相關(guān)運(yùn)動(dòng)(圖4(b)).圖4(c)表明8QC/BRD4(1)中抑制劑的存在減弱了R1和R2區(qū)域中發(fā)生的正相關(guān)運(yùn)動(dòng)，而增強(qiáng)了R3區(qū)域的正相關(guān)運(yùn)動(dòng)，此外，8QC的結(jié)合明顯減弱了區(qū)域R5中的負(fù)相關(guān)運(yùn)動(dòng).以上分析表明，抑制劑的結(jié)合會(huì)導(dǎo)致BRD4(1)的運(yùn)動(dòng)模式發(fā)生重大變化，進(jìn)而可能會(huì)對抑制劑與BRD4(1)中各個(gè)分離殘基的相互作用產(chǎn)生重大影響.

圖4 動(dòng)態(tài)相關(guān)性分析：(a)apo/BRD4(1)，(b)8Q9/BRD4(1)，(c)8QC/BRD4(1).Fig.4 Dynamic cross-correlation maps(DCCMs)：(a)apo/BRD4(1)，(b)8Q9/BRD4(1)，(c)8QC/BRD4(1).

3.4 結(jié)合自由能和作用機(jī)理

為揭示影響抑制劑結(jié)合的主要因素，比較了兩種抑制劑和BRD4(1)的結(jié)合親和力的差異.在我們的研究中，通過使用MM-GBSA方法有效地估計(jì)了兩種抑制劑對BRD4(1)的結(jié)合自由能.對于每個(gè)結(jié)合抑制劑的系統(tǒng)，從記錄在最后80 ns的分子動(dòng)力學(xué)軌跡中以400 ps的時(shí)間間隔提取了200個(gè)構(gòu)象用于計(jì)算.表1中的結(jié)果顯示計(jì)算的結(jié)合自由能的趨勢與實(shí)驗(yàn)值的趨勢一致，這表明我們目前的自由能分析是可靠的.如表1所示，結(jié)合自由能分為五個(gè)部分，即范德華相互作用(△Evdw)，靜電相互作用(△Eele)，極性溶解自由能(△Gpol)，非極性溶解自由能(△Gnopol)和熵變貢獻(xiàn)(-T△S).

表1 MM-GBSA方法計(jì)算的抑制劑與BRD4(1)的結(jié)合自由能Table 1 Binding free energies of inhibitors to BRD4(1)calculated by MM-GBSA methoda

表1表明范德華相互作用，靜電相互作用和非極性溶解自由能有利于抑制劑結(jié)合，而極性溶解自由能和熵變貢獻(xiàn)不利于抑制劑的結(jié)合.抑制劑8Q9和8QC與BRD4(1)的范德華相互作用分別為-40.68±0.26，-37.54±0.24 kcal·

mol-1，這為抑制劑與BRD4(1)的結(jié)合提供了有利的因素.抑制劑8Q9和8QC與BRD4(1)的靜電相互作用分別為-17.34±0.39，-22.32±0.57 kcal·mol-1，8Q9/BRD4(1)和8QC/BRD4(1)的極性溶解自由能分別為35.43±0.42、33.61±0.48 kcal·mol-1，可以看到不利的極性溶解自由能完全屏蔽了有利的靜電相互作用，進(jìn)一步產(chǎn)生了不利的相互作用(△Gele+pol)，從而嚴(yán)重削弱了兩種抑制劑與BRD4(1)的結(jié)合.此外，盡管非極性溶解自由能也為抑制劑結(jié)合提供了有益的作用力，但非極性溶解自由能比范德華相互作用弱得多.因此，范德華相互作用在抑制劑與BRD4(1)的結(jié)合中起著重要作用.

3.5 抑制劑-殘基相互作用

基于殘基的自由能分解的分析可以闡明單個(gè)殘基在抑制劑結(jié)合中的作用.為了進(jìn)一步了解各個(gè)分離殘基與抑制劑的結(jié)合，將兩個(gè)抑制劑與BRD4(1)復(fù)合體的總結(jié)合自由能分解為每個(gè)殘基的貢獻(xiàn)(圖5)，并且采用Amber18中的CPPTRAJ模塊分析了抑制劑與BRD4(1)的氫鍵相互作用(表2).圖6和圖7采用動(dòng)力學(xué)模擬軌跡生成的最低能級結(jié)構(gòu)，描繪了關(guān)鍵殘基相對于抑制劑的幾何位置.

表2 動(dòng)力學(xué)模擬過程中抑制劑與關(guān)鍵殘基形成的氫鍵Table 2 The hydrogen bonds formed between key residues and inhibitors.

圖5 抑制劑與BRD4(1)中各分離殘基的相互作用譜：(a)8Q9/BRD4(1)，(b)8QC/BRD4(1)Fig.5 Interactions between two inhibitors and separate residues of BRD4(1)：(a)the 8Q9/BRD4(1)，(b)the 8QC/BRD4(1).

圖6 抑制劑相對于BRD4(1)的關(guān)鍵殘基的幾何位置：(a)8Q9/BRD4(1)，(b)8QC/BRD4(1).Fig.6 Geometric positions of inhibitors relative to key residues of BRD4(1)involving strong interaction：(a)8Q9/BRD4(1)，(b)8QC/BRD4(1).

圖7 抑制劑與BRD4(1)中關(guān)鍵殘基的氫鍵相互作用：(a)8Q9/BRD4(1)，(b)8QC/BRD4(1).Fig.7 Hydrogen bonds formed between two inhibitors and key residues of BRD4(1)：(a)8Q9/BRD4(1)，(b)8QC/BRD4(1).

圖5(a)表明六個(gè)殘基與8Q9的相互作用強(qiáng)于1 kcal·mol-1，這些殘基是Trp81，Pro82，Val87，Leu92，Leu94和Ile146.Ile146是這些殘基中和抑制劑相互作用最強(qiáng)的殘基，相互作用能是-3.30 kcal·mol-1，主要來自Ile146烷基與抑制劑的疏水環(huán)的CH-π相互作用(圖6(a)).殘基Trp81和Pro82與抑制劑的相互作用能分別是-1.48和-1.34 kcal·mol-1，該相互作用源自殘基的疏水環(huán)臨近抑制劑的疏水環(huán)從而產(chǎn)生的π-π相互作用.殘基Val87，Leu92和Leu94因其各自的烷基靠近抑制劑的疏水環(huán)從而產(chǎn)生CH-π相互作用，分別貢獻(xiàn)了-1.70，-2.14和-1.57 kcal·mol-1的作用能.

圖5(b)表明六個(gè)殘基與8QC的相互作用強(qiáng)于1 kcal·mol-1，這些殘基是Trp81，Pro82，Lys91，Leu92，Cys136和Ile146，其中殘基Ile146和抑制劑相互作用最強(qiáng)，相互作用能是-3.45 kcal·mol-1，該相互作用在結(jié)構(gòu)上吻合8QC的疏水環(huán)與Ile146烷基的CH-π相互作用(圖6(b)).殘基Trp81和Pro82與抑制劑的相互作用能分別是-1.14和-1.59 kcal·mol-1，該相互作用是兩個(gè)殘基的疏水環(huán)與抑制劑的疏水環(huán)產(chǎn)生的π-π相互作用.殘基Leu92的烷基靠近抑制劑的疏水環(huán)從而產(chǎn)生CH-π相互作用，且貢獻(xiàn)了-2.23 kcal·mol-1的相互作用能.上述分析表明疏水相互作用(例如CH-π和π-π相互作用)在抑制劑與BRD4(1)的結(jié)合中起關(guān)鍵作用.

氫鍵對于抑制劑與蛋白質(zhì)的結(jié)合是必不可少的.在我們的研究中，基于最后80 ns的分子動(dòng)力學(xué)模擬軌跡，采用Amber18中的CPPTRAJ模塊，計(jì)算了抑制劑與關(guān)鍵殘基間的氫鍵距離，角度和占有率(表2和圖7).如表2所示，抑制劑8Q9與殘基Asn140形成兩個(gè)氫鍵相互作用，其對抑制劑結(jié)合的能量貢獻(xiàn)為-0.81 kcal·mol-1(圖5(a))，兩個(gè)氫鍵的占有率分別為95.75和56.03%，根據(jù)圖7，該氫鍵作用源自殘基Asn140的NH基團(tuán)與8Q9的疏水性環(huán)中的氧原子(OAG)及氮原子(NAH)的相互作用；抑制劑8QC與殘基Gln85，Lys91和Cys136形成三個(gè)氫鍵相互作用，其對抑制劑結(jié)合的能量貢獻(xiàn)分別為-0.76，-1.62和-1.41 kcal·mol-1(圖5(b))，三個(gè)氫鍵的占有率分別為41.71，59.73和56.46%，根據(jù)圖7，三個(gè)氫鍵作用分別源自殘基Gln85的NH基團(tuán)與8QC的氧原子(OAM)，殘基Lys91的氧原子與8QC的NH基團(tuán)，以及殘基Cys136的SH基團(tuán)與8QC的氮原子(NAH)的相互作用.

鑒于上述分析，疏水性相互作用(例如π-π相互作用和CH-π相互作用)在抑制劑與BRD4(1)的結(jié)合中起關(guān)鍵作用.此外，氫鍵相互作用也是抑制劑與BRD4(1)結(jié)合的重要因素.常見殘基Trp81，Pro82，Gln85，Val87，Lys91，Leu92，Leu94，Cys136，Asn140和Ile146利于抑制劑與蛋白質(zhì)的結(jié)合，這些殘基在設(shè)計(jì)針對BRD4(1)的有效抑制劑時(shí)需要特別關(guān)注.因此，在開發(fā)針對BRD4(1)的高效抑制劑時(shí)，應(yīng)特別注意疏水相互作用和氫鍵相互作用.

4 結(jié) 論

本研究對apo/BRD4(1)，8Q9/BRD4(1)，8QC/BRD4(1)三個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了200 ns的分子動(dòng)力學(xué)模擬，以揭示抑制劑與BRD4(1)的結(jié)合方式.RMSFs結(jié)果表明抑制劑的結(jié)合對BRD4(1)的結(jié)構(gòu)柔性產(chǎn)生了重大影響.動(dòng)態(tài)相關(guān)性分析表明抑制劑的結(jié)合會(huì)導(dǎo)致BRD4(1)的運(yùn)動(dòng)模式發(fā)生重大變化.借助MM-GBSA方法有效地估算了兩種抑制劑對BRD4(1)的結(jié)合自由能，計(jì)算結(jié)果的趨勢與實(shí)驗(yàn)值吻合良好.同時(shí)，結(jié)合自由能結(jié)果表明范德華相互作用在抑制劑與BRD4(1)的結(jié)合中起著重要作用.自由能分解的結(jié)果表明殘基Trp81，Pro82，Val87，Leu92，Leu94和Ile146主要與抑制劑產(chǎn)生疏水相互作用(例如π-π相互作用和CH-π相互作用)，而殘基Gln85，Lys91，Cys136和Asn140與抑制劑產(chǎn)生了氫鍵相互作用，因此，這些殘基在今后設(shè)計(jì)靶向BRD4(1)抑制劑時(shí)應(yīng)特別注意.綜上所述，以上結(jié)果表明控制抑制劑與BRD4(1)結(jié)合的主要是疏水性相互作用和氫鍵相互作用.我們希望這項(xiàng)研究可以為以后開發(fā)抑制BRD4活性的有效抑制劑提供有用的信息.