腺苷酸环化酶2（AC2）选择性激动剂的设计

原创 Jonzien 分子模拟工作室

研究背景

腺苷酸环化酶（ACs）是一类与细胞膜相整合的蛋白，在三磷酸腺苷（ATP）转化为第二信使环磷酸腺苷（cAMP）的过程中起着重要作用。腺苷酸环化酶广泛分布于哺乳动物的细胞膜中，包含有9种亚型（AC1-9）。

目前研究表明，AC2的缺失或非正常表达与呼吸系统疾病的发生有关，是治疗肺病的潜在靶点。此外，白细胞介素6（IL-6）在哮喘和慢性阻塞性肺病（COPD）等呼吸系统疾病当中发挥着积极作用。

因此，通过激活AC2并抑制IL-6的表达可能有助于治疗和缓解呼吸道疾病，但迄今为止，仍然还没有AC2选择性激动剂的报道。本文中，作者以AC2为靶标寻找特异性强的激动剂，这将对于治疗呼吸系统疾病具有重要意义。

虚拟筛选

目前，虚拟筛选是寻找具有结构新颖性、靶标特异性强等化合物的重要方法，主要依据分子对接、药效团模型、药物相似性及其他物理化学性质进行筛选。

本文中，作者主要通过Discovery Studio软件的药理性质预测、分子对接等功能进行虚拟筛选，具体筛选流程如下图所示。

图1 虚拟筛选流程

首先，作者对含有212770个化合物的specs商业数据库进行初筛，排除不符合Lipinski五规则和Veber规则的化合物，余下的75671个化合物再进一步进行ADMET的毒性预测的功能，过滤潜在的致癌、致突变和致畸化合物，共得到59844个化合物。

为了提高对接的精确度，作者采用两种不同的对接程序（Discovery Studio和Gold），并进行一致性评分。在对接过程中，采用Discovery Studio中的LigandFit（基于形状匹配的对接程序），选择LigScore1、PLP1、Jain和PMF四个打分函数进行评分；GOLD程序采用遗传算法进行构象搜索，利用四种打分函数ChemPLP、ChemScore、GoldScore和ChemASP预测配体与受体的结合亲和力。

作者分别对这两个对接程序产生的分子进行一致性评分，取各函数评分均在排名1000以内的分子作为初步的候选分子。为了找出两种对接程序共同命中的分子，作者对这些化合物进行聚类分析，共找到17个候选化合物，并购买用于生物评估。

图2 两种分子对接程序共同命中的17个候选化合物

环磷酸腺苷（cAMP）的浓度测定

作者将以上17个化合物对稳定表达AC2的hAC2+HEK293细胞进行处理，并测定环磷酸腺苷（cAMP）浓度，以判断化合物是否具有激活AC2的作用。如下图所示，第8个候选分子（hit-8）表现出很强的AC2激活作用（图3A），且和阳性对照药剂Forskolin（FSK，ACs激动剂）效果相似，呈浓度依赖关系（图3B）。