基于PLK1的抗肿瘤药物的设计Polo样激酶(PLKs,属于丝/苏氨酸蛋白激酶家族)是一类细胞分裂中心调控因子,目前,对于此类激酶的研究中,对于PLK1的了解最为透彻。
细胞增殖周期分为细胞间期与有丝分裂期,而经过研究发现在肿瘤细胞中存在PLK1在间期后期与有丝分裂的中后期的过度表达从而导致异常分裂,一般认为在细胞间期的后期PLK1对于中心体与纺锤体的产生与成熟有促进作用,在有丝分裂的中后期PLK1抑制有丝分裂抑制因子的表达并且对分裂促进因子有着正面的作用。
因此,抑制PLK1的表达活性对于抑制肿瘤细胞的大量分裂有着极其重要的作用。
与此同时,实验数据表明抑制PLK1对于正常细胞的表达并没有产生明显的影响,所以,基于这一特点研发新药正在成为抗肿瘤研究中的热门话题。
PLK1的结构由两部分组成,含有高度同源的丝氨酸/苏氨酸激酶结构域的N端与含有2个polo(polo box,PB)及中间的连接区域所组成的结构域polo-box domain (PBD) 。
其中,PBD是蛋白-蛋白结合的关键区域,含有一个多种氨基酸残基所构成的袋状结构,这种结构决定了PBD与定位有关的特殊性质,它能够识别带有磷酸化丝/苏氨酸多肽的底物,PBD中可以结合磷酸肽的区域与之结合,而后PLK1的催化活性或部分或完全被激活,是PLK1的高度特异性靶点。
PBD在有丝分裂中不同阶段,与中心粒,动粒,高尔基体以及其他的蛋白中有丝/苏氨酸的多肽结合从而控制其分裂与移动发挥其调控作用,与此同时PBD也有与底物的磷酸化序列结合而使plk1的激酶区域接近底物的作用。
目前已知作用于plk1的PBD结构的抑制剂包括通过筛选与改造得到的小分子化合物,这也是这次实验的对象,另一种则是含有磷酸化的丝氨酸/苏氨酸的短肽及其衍生物,常备使用的PBD小分子抑制剂有百里香醌(thymoquinone,TQ),poloxin(PXN),红倍酚(purpurogallin,PPG)。
这类小分子化合物有代谢稳定性较好,生物利用度与穿透性较高,然蛋白结合能力与对于靶点的选择性较差,可以通过已知结构对这些小分子进行修正以优化其作用。
然而从浩如烟海的分子之间准确发现能够定位于PBD结构并且抑制PLK1在肿瘤细胞中异常分裂活动的活性的特定的结构十分困难,。
