酪氨酸激酶采样独特的激活构象集合

root 提交于 周四, 07/02/2026 - 06:47
蛋白激酶的激活由多个结构组分之间的构象变化所驱动,其中包括保守的 Asp--Phe--Gly(DFG)基序;然而,这些转变是否遵循一种普适机制仍不明确。在本研究中,我们结合超过 8.3 毫秒的分布式无偏分子动力学模拟与马尔可夫状态模型(MSM),比较了 ABL1、EGFR 和 MET 激酶结构域的构象景观。 为最大限度地实现对功能相关构象空间的无偏采样,我们采用一种迁移播种策略,引导基于同源模板构建的 AlphaFold2 模型采样当前实验数据库中缺失的 MET 构象状态。我们发现,相关的 DFG 基序几何构型可划分为彼此不同的动力学网络。这些共享的结构状态通过激酶特异性的激活通路相互连接,而控制激活最慢步骤的调控元件在不同激酶之间各不相同。我们的研究结果表明,共享的命名体系掩盖了不同激酶结构域之间截然不同的转变机制,并揭示了对活性至关重要的新区域以及可用于抑制剂设计的可靶向构象。

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摘要 蛋白激酶的激活由多个结构组分之间的构象变化所驱动,其中包括保守的 Asp--Phe--Gly(DFG)基序,但这些转变是否遵循一种普适机制仍不明确。在此,我们结合超过 8.3 毫秒的分布式无偏分子动力学模拟与马尔可夫状态模型(MSM),比较了 ABL1、EGFR 和 MET 激酶结构域的构象景观。为最大限度地对功能相关构象空间进行无偏采样,我们采用一种迁移播种策略,引导基于同源模板构建的 AlphaFold2 模型采样当前实验数据库中缺失的 MET 构象状态。我们发现,相关的 DFG 基序几何构型可分离为不同的动力学网络。这些共享的结构状态通过激酶特异性的激活通路相连接,而不同的调控元件控制着激活过程中最慢的步骤。我们的研究结果表明,共享的命名体系掩盖了不同激酶结构域之间截然不同的转变机制,并揭示了对活性至关重要的新区域以及可用于抑制剂设计的可靶向构象。

利益冲突声明 脚注 https://doi.org/10.5281/zenodo.20544389 https://osf.io/spu2a/ https://github.com/meyresearch/kinase_analysis https://github.com/sukritsingh/kinase-seeding https://github.com/sukritsingh/distributed-sampling https://github.com/sukritsingh/fahdaptive https://colab.research.google.com/drive/1Dcb5ZouYJQfyq1np-TBmKJE8DOAbA9…

已声明资助信息 美国国家癌症研究所 ,NCI K99 CA286801 Damon Runyon 癌症研究基金会, https://ror.org/01gd7b947 ,DRQ-14-22

版权 持有人为作者/资助方,其已授予 bioRxiv 永久展示该预印本的许可。 其采用 CC-BY 4.0 国际许可协议 发布。

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Yanchen Zhu , Matteo T Degiacomi , Antonia S.J.S. Mey , Sukrit Singh

bioRxiv 2026.06.26.734786; doi: https://doi.org/10.64898/2026.06.26.734786

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Yanchen Zhu , Matteo T Degiacomi , Antonia S.J.S. Mey , Sukrit Singh

bioRxiv 2026.06.26.734786; doi: https://doi.org/10.64898/2026.06.26.734786


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🏷️ 酪氨酸激酶 分子动力学模拟 马尔可夫状态模型 构象变化 激活机制