靶向叶酸受体α的多肽结构改造文献综述

开题报告内容：（包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述，不少于2000字）

一、文献综述

近一二十年来，尽管全球经济发展跌宕起伏，但生物医药行业始终蓬勃发展，随着科学技术的不断发展，计算机技术为新药的研发和医药产业提供了难得的机遇。计算机辅助药物设计（Computer Aid Drug Design）是一种基于各种理论计算方法和分子模拟的计算机技术，可根据药物分子作用的靶点与药物分子结合的原理，通过模拟其结构、立体结构的对接、分子间相互作用力预测及其能量的计算，进行打分排序，便于研究人员直观了然地寻找能够与目标药物作用靶点进行结合的药物,大大缩短了药物先导化合物的发现时间，并且可以对其结构进行优化改造进行三维模拟对接，加速了药物研发的进展速度^[1]。除此之外，计算机辅助药物设计还具有成本低、易操作等特点，使其受到了药物研发人员的喜爱，并广泛应用于药物研发领域。

目前，卵巢癌死亡率约占有发病患者的50%，是全球发病率较高，且居于女性恶性肿瘤死亡率首位的恶性肿瘤疾病^[2-4]。卵巢癌由于其肿瘤细胞主要在腹腔内扩散，仅具有表面侵袭性，因此生物学特性不同于血液转移性肿瘤。然而，由于快速增殖的肿瘤压迫内脏器官，且化疗敏感只具有暂时性，使卵巢癌成为一种治愈率只有30%的致命疾病。这种肿瘤的高死亡率在很大程度上是因为大多数的患者发现时已处于晚期，以及腹腔内有广泛的转移性病变^[3]。因此，及时地诊断和治疗对于患者来说十分重要。目前，对卵巢癌的诊断主要采用CA125，但其敏感性低，在早期诊断中无法发挥良好作用，而叶酸受体alpha;却有很高的阳性率^[5-7]。除了传统的化学治疗，分子靶向治疗在卵巢癌治疗中发挥着不容小觑的作用，常见的分子靶向制剂有：抗血管内皮生长因子（VEGF）受体，如贝伐单抗；多腺苷二磷酸核糖聚合酶（PAPR）抑制剂，如瑞卡帕尼；表皮生长因子抗体抑制剂，如帕妥珠单抗；PI3K/AKT/mTOR信号通路抑制剂，如西罗莫司等^[8-10]。叶酸受体(包括FRalpha;、FRbeta;和FRgamma;三种亚型)是富含半胱氨酸的细胞表面糖蛋白，可与叶酸高亲和力结合，介导细胞对叶酸的摄取。研究表明，尽管叶酸受体，特别是叶酸受体alpha;在大多数组织中的表达水平很低，但在卵巢癌、子宫癌等上皮组织的恶性肿瘤细胞中都存在高水平的表达，以满足在低叶酸条件下快速分裂细胞的叶酸需求^[8-9]。这就为研发一种具有靶向肿瘤细胞功能的药物提供了一种新的研究思路，可通过设计能与肿瘤细胞上高度表达的叶酸受体alpha;特异性高亲和力结合的药物，从而使药物靶向至肿瘤细胞，不仅可以提高药物选择性，同时还可减少对正常组织细胞的毒副作用。

FRalpha;具有6个螺旋、2对beta;-折叠和8个二硫键，形成稳定的多环区球状结构。其内部具有一个深度开放的叶酸结合口袋，可以容纳叶酸，由在所有受体亚型中保守的残基组成。叶酸的蝶呤部分深藏在受体内部，而其谷氨酸基团则暴露在溶剂中并伸出口袋，使其能够与药物结合，而不会对FRalpha;结合产生不利影响。FRalpha;整体结构呈现出手的形状，结合口袋几乎垂直于螺旋alpha;1、alpha;2和alpha;3形成的平面，也就是手掌。而在alpha;1-alpha;2、beta;1-beta;2和alpha;3-alpha;4之间的N末端环是抓住叶酸的手指。FRalpha;结合袋的整体形状和电荷分布与叶酸是互补的。叶酸的碱性蝶呤头部埋藏在口袋内带正电的内部，而带负电的叶酸酸性尾巴则由带负电的外部环境稳定。其次，Y85和W171的平行侧链堆积在蝶呤环之间，蝶呤的N1和N2与D81形成一对强氢键，将叶酸锚定在结合袋内^[11]。

由于受体和配体之间的广泛相互作用，使叶酸和叶酸受体之间存在着很高的结合亲和力，这为针对叶酸受体alpha;设计可与其特异性结合的药物提供了思路。目前，FRalpha;已被用于癌症诊断和治疗。研究人员已经研发出一系列的FRalpha;靶向方法，包括叶酸衍生物、叶酸药物结合物和小分子、疫苗、T细胞疗法和单克隆抗体(MAb)等，用于成像和治疗目的^[12-16]。尽管研究人员已经对叶酸的构效关系进行了深入的研究，但由于FRalpha;在结构研究中表达、纯化和结晶的技术困难，使FRalpha;对叶酸的高亲和力识别的分子基础尚不清楚。

综上所述，本课题基于计算机辅助药物设计手段运用MOE软件对通过噬菌体展示技术筛选得到的可特异性靶向叶酸受体alpha;的多肽序列进行结构改造，进一步提高其与叶酸受体alpha;的亲和力以及亲水性，进而为研发出生物利用度更高的药物奠定基础。

参考文献

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二、拟解决的问题

本课题基于本实验室已验证得到的由12个氨基酸残基组成的可特异性靶向叶酸受体alpha;的L型多肽序列，通过计算机辅助技术运用MOE对其进行结构的改造。采用丙氨酸扫描技术确定不利氨基酸，进而对其进行定点突变，筛选得到亲和力更高，亲水性更好的多肽序列。进一步运用多种手段对突变得到的多肽进行结构改造，以得到高亲和力，高稳定性的多肽拮抗剂。