PNAS：科學(xué)家有望開(kāi)發(fā)出抵御心臟疾病的潛在藥物

日期：2016-09-07 09:10:32

近日，刊登在國(guó)際雜志PNAS上的一項(xiàng)研究報(bào)告中，來(lái)自加州大學(xué)圣地亞哥分校和澳洲莫納斯大學(xué)的研究人員通過(guò)利用一種特殊的計(jì)算機(jī)方法在毫秒之間的間隔進(jìn)行取樣，從而就鑒別出了能夠選擇性抵御多種心臟疾病的潛在藥物，包括心力衰竭和心律失常等。

文章中研究者利用復(fù)雜的計(jì)算指令（戈登和彗星計(jì)算能力）以及加速分子動(dòng)力學(xué)（aMD）知識(shí)，對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了一項(xiàng)空前的調(diào)查，加速分子動(dòng)力學(xué)技術(shù)能夠?qū)o(wú)數(shù)形狀及構(gòu)象繁多的蛋白分子進(jìn)行完全地取樣。文章第一作者Yinglong Miao說(shuō)道，Gordon的超級(jí)計(jì)算力量能夠幫助我們進(jìn)行成百上千個(gè)毫微秒級(jí)別的aMD模擬，從而就能夠在復(fù)雜的生物分子中捕捉毫秒時(shí)間級(jí)別的事件。

盡管上述技術(shù)在很多時(shí)候都非常有效，但如今的心臟藥物卻會(huì)帶來(lái)一定副作用，很多的心臟病藥物都扮演著M2毒蕈堿乙酰膽堿受體（M2 mAChRs）的角色，該受體能夠降低心率以及心臟收縮；M2 mAChRs主要的正性結(jié)合位點(diǎn)的遺傳序列具有高度保守性，而且其至少還在其它四種類型的受體中存在。基于這樣的原因，制藥商們?cè)诓粩鄬ふ也煌姆椒ǎ罱K他們鎖定了名為“變構(gòu)效應(yīng)結(jié)合位點(diǎn)”的分子靶點(diǎn)，該位點(diǎn)距離受體的主要結(jié)合位點(diǎn)較遠(yuǎn)，而且可以建立多樣化的遺傳序列，從本質(zhì)上來(lái)講，變構(gòu)調(diào)節(jié)子可以作為細(xì)胞的“調(diào)光器”，一旦其被開(kāi)啟就會(huì)調(diào)整靶向受體的激活和藥理學(xué)特性。

研究者J. Andrew McCammon表示，變構(gòu)位點(diǎn)能夠表現(xiàn)出很大的序列多樣性，同時(shí)也可以作為設(shè)計(jì)選擇性治療制劑的新型靶點(diǎn)。尤其藥物制造商們開(kāi)始積極尋找變構(gòu)調(diào)節(jié)子來(lái)調(diào)節(jié)藥物與G蛋白偶聯(lián)受體（GPCRs）的結(jié)合，GPCRs是動(dòng)物、植物等有機(jī)體中最大且最具有多樣性的細(xì)胞膜受體，這些細(xì)胞膜受體扮演著收件箱的作用，其能夠收發(fā)光能、激素、神經(jīng)遞質(zhì)等“信件”，同時(shí)在人類機(jī)體中行使著多種多樣的功能。

實(shí)際上，市場(chǎng)上有三分之一至二分之一的藥物都通過(guò)結(jié)合GPCRs來(lái)發(fā)揮作用，治療多種疾病，包括癌癥、哮喘癥、精神分裂癥、阿爾茲海默氏癥及帕金森疾病等。盡管許多GPCR藥物都放到了柜臺(tái)上，但包括M2 mAChRs靶向藥物在內(nèi)的很多藥物往往都會(huì)因?yàn)槿鄙偬禺愋远憩F(xiàn)出一定的副作用，所有這些藥物都能靶向作用受體的正性結(jié)合位點(diǎn)，從而產(chǎn)生一種推動(dòng)力幫助尋找更具有靶向性的療法。

研究者在文章中寫(xiě)道，本文研究首次成功地闡明了一種基于結(jié)構(gòu)的方法來(lái)鑒別化學(xué)多樣性以及選擇性的GPCR變構(gòu)調(diào)節(jié)子，這對(duì)于后期進(jìn)行結(jié)構(gòu)活性的關(guān)聯(lián)性研究或?qū)⑻峁┮欢ǖ难芯炕A(chǔ)。下一步研究者將會(huì)急需深入研究來(lái)調(diào)查這些新型分子的化學(xué)特性。當(dāng)然本文研究?jī)H僅是開(kāi)始的第一步，研究者相信，未來(lái)他們將會(huì)利用更多尖端的新技術(shù)來(lái)尋找引發(fā)多種嚴(yán)重疾病的新型受體靶點(diǎn)。