修饰型非甾体抗炎药作为BRCA1串联BRCT结构域识别磷肽的潜在抑制剂

《Journal of Molecular Graphics and Modelling》：Modified NSAIDs as potential inhibitors of phosphopeptide recognition by the BRCA1 tandem BRCT domain

　　

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  以布洛芬、萘普生、氟比洛芬和酮洛芬片段构建了六十四种酰胺化合物，并通过计算机模拟筛选，优先排序为BRCA1串联BRCT磷酸肽槽的配体。
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  顺序工作流程：Glide SP对接、Prime MM-GBSA再评分（?30.4至?53.1 kcal/mol，均值?44.9±3.8）、诱导契合对接、BPMD（每个配体十个10 ns重复模拟）以及三次重复的100 ns分子动力学模拟。
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  对天然磷酸肽的重新对接可在1.79 ?重原子RMSD范围内重现晶体学构象，天然构象在128个枚举状态中排名第二。
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  化合物33是39次BPMD运行中唯一一个在所有十个重复模拟中均保留氢键网络的配体，因此先导化合物的选择基于构象稳定性而非静态得分。
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  在三次重复的100 ns MD模拟中，化合物1和33均保持与Thr1700、Leu1701和Asn1774的氢键，以及与Arg1835的间歇性π–阳离子相互作用；Boltz-2仅定性地将两者排名在Bractoppin之上，所有结果仍具有预测性质。

引言

高亲和力蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）小分子抑制剂是有效的潜在治疗药物[1]，[2]。乳腺癌基因BRCA1的串联羧基端BRCT（tBRCT）结构域是关键的磷酸化蛋白结合模块，具有特殊的治疗意义[3]，[4]。

BRCA1的串联BRCT结构域识别并结合磷酸化蛋白，如Abraxas、BACH1和CtIP[5]，[6]，[7]，[8]，[9]，[10]，[11]，[12]，[13]。BRCT-BRCA1介导的PPIs参与调控DNA损伤应答和修复等细胞功能[3]，[4]，[5]，[6]，[7]，[8]，[9]，[10]，[11]，[12]，[13]，[14]，[15]，[16]，[17]。

BRCA1 tBRCT结构域的突变会改变其与结合伴侣衍生磷酸肽的结合亲和力[8]，[15]，[16]。这很可能是女性易患乳腺癌和卵巢癌的潜在原因[3]。PARPi等化疗药物在BRCA突变的卵巢癌和乳腺癌患者以及HR耗竭的肺癌中显示出高度的合成致死性[17]，[18]，[19]，[20]，[21]。然而，由于不到5%的癌症患者携带BRCA1/2突变，癌细胞仍能利用HR机制修复DNA损伤并维持基因组稳定性[22]。

因此，BRCA1串联BRCT结构域的高亲和力抑制剂不仅可作为DNA损伤的辅助治疗药物，也可作为独立的药物样抑制剂以及与PARPi联合使用以产生合成致死效应。

已有报道开发了一种药物样抑制剂Bractoppin（图1），可抑制BRCA1蛋白串联tBRCT结构域对磷酸肽的识别[23]。Bractoppin在体外以纳摩尔级活性选择性抑制底物结合[23]，[24]，[25]。结构和活性研究表明，Bractoppin与BRCA1 tBRCT中识别pSer-Pro-Thr-Phe共识序列中pSer的残基以及相邻的疏水口袋相互作用，这与其他结构相关的BRCT结构域不同，提供了选择性。也有报道其他靶向BRCA1 BRCT结构域的化学类型[26]。因此，开发BRCA1 tBRCT结构域的小分子抑制剂具有重要意义。

虽然BRCA1的天然串联tBRCT结构域通过pSer磷酸基团与保守极性残基Ser1655和Lys1702之间的关键静电相互作用来固有地识别磷酸化蛋白伴侣，但Bractoppin的发现表明，形式负电荷并非强效结合的严格前提条件。

多项临床和实验研究表明，非甾体抗炎药（NSAIDs）也表现出抗癌特性[27]。含有酮洛芬片段的酰胺对MCF-7乳腺癌细胞表现出中等的抑制活性（图2）[28]。还开展了右旋布洛芬衍生物抗癌活性的研究，它们是小分子酰胺[29]。抑制剂右侧含有2-氯苯基和2,4-二氯苯基的两个结构（图2）对MCF-7乳腺癌细胞表现出最佳活性（IC₅₀分别为0.03 μM和0.01 μM）。还对这些化合物针对BRCA1进行了分子动力学建模研究。作者将抑制肿瘤细胞生长归因于卤代苯基片段。

基于NSAID片段开发肿瘤发生抑制剂可能是一种有前景的策略。本文所采用的对接与分子动力学组合工作流程被广泛用于评估生物活性化合物并阐明其靶点结合[30]，[31]，[32]。

章节摘要

蛋白质预处理

本研究全程使用BRCA1串联BRCT结构域与源自BACH1的磷酸化四肽复合物的晶体结构（PDB ID：3K0H，分辨率2.70 ?）。A链包含人BRCA1的1646–1859位残基；B链包含配体肽pSer-Pro-Thr-Phe-NH₂（残基SEP1-PRO2-THR3-PHE4，C端酰胺化）。使用Maestro（Schr?dinger Release 2025-1）的Protein Preparation Wizard处理该结构，设置如下：分配键级以及

BRCA1-tBRCT抑制剂的开发

BRCA1串联tBRCT结构域与具有pSer-Pro-Thr-Phe共识序列的磷酸肽结合，其中首尾残基高度保守。然而，中间残基的氨基酸显示较弱的限制性，如pSer-X-X-Phe[3]，[4]。磷酸肽位于紧密堆积的tBRCT折叠之间形成的槽中，这是根据BRCA1 tBRCT与DNA解旋酶、BTB结构域和CNC同源物1的共识磷酸肽复合物分析推断得出的

通过PAE热图验证构象稳定性和界面拟合

为进一步评估预测复合物结构的结构刚性和空间确定性，我们分析了生成五个种子集合的预测对齐误差（PAE）热图。PAE矩阵是评估配体相对于靶点结合口袋坐标置信度的稳健指标，能有效捕捉界面的几何稳定性。

PAE热图和界面预测距离误差在排列这三种

结论

本研究表明，由NSAID片段组装的酰胺化合物为BRCA1串联BRCT结构域磷酸肽识别槽的配体提供了化学上可及的计算设计起点。在筛选的64种化合物中，化合物1和33两种化合物通过了完整的工作流程。在三次重复的100 ns MD模拟中，两者均保持与Thr1700、Leu1701和Asn1774的氢键，以及与Arg1835的间歇性π–阳离子相互作用和与Arg1699的卤素相互作用，且在BPMD中

CRediT作者贡献声明

Saeef Mohammed Hasan Abbas：写作 – 审阅与编辑。Boris P. Gladkikh：写作 – 审阅与编辑，写作 – 初稿撰写，可视化，监督，软件，项目管理，方法论，概念化。

研究局限性

本文呈现的所有数据均来自分子建模。所使用的方法（Glide SP对接、诱导契合对接、MM-GBSA再评分、结合构象元动力学、分子动力学和深度学习共折叠）都是成熟且广泛应用的方法，但没有任何一种方法可以替代实验测量。预测的结合能、复合物稳定性和相互作用模式仍属于理论性质，需要通过生物物理方法如等温滴定量热法、表面等离子体

附注

作者声明无竞争性经济利益关系。

资金来源

本研究由俄罗斯科学基金会资助，项目编号26-23-20022。

利益冲突声明

作者声明，他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系可能影响本文所报告的工作。

Saeef Mohammed Hasan Abbas | Boris P. Gladkikh