曲美替尼(Trametinib)对MEK1的抑制作用

　　由人类 MAP 激酶 1 (MEK1) 调节的丝裂原活化蛋白激酶 (MAPK) 信号通路的激活与许多癌症的致癌作用和进展有关。此外，据报道，两个活性突变（P124S 和 E203K）可增强 MEK1 的活性，从而最终导致癌症的发生。曲美替尼（Trametinib）是一种 MEK1 抑制剂，用于治疗 EML4-ALK 阳性、EGFR 激活和 KRAS 突变的肺癌。因此，本研究通过分子对接和分子动力学（MD）模拟，探讨非活性/活性突变（A52V/P124S和E203K）对MEK1构象变化和MEK1与曲美替尼相互作用变化的影响。而且，进一步利用导向分子动力学 (SMD) 模拟来比较曲美替尼从野生型 (WT) MEK1 和两个活性突变体（P124S 和 E203K）的解离过程。

　　因此，与两种活性突变体（P124S 和 E203K）相比，曲美替尼（Trametinib）与非活性 MEK1（WT 和 A52V 突变体）的相互作用更强。此外，两个活性突变体可能使 MEK1 的变构通道比非活性类型（WT 和 A52V 突变体）更宽和更短。因此，与 WT MEK1 相比，曲美替尼可以更容易地与活性突变体（P124S 和 E203K）分离。总之，我们的理论结果表明，活性突变可能会减弱 MEK 抑制剂曲美替尼对 MEK1 的抑制作用，这可能是未来抗癌治疗的关键线索。

　　丝裂原活化蛋白激酶激酶 (MAPKK，也称为 MEK) 在 RAS-RAF-MEK-ERK 丝裂原活化蛋白激酶 (MAPK) 信号级联中占据关键的信号节点。其中，RAF 激酶与 MEK 的磷酸化和活化密切相关。人体中有两种形式的 MEK，包括 MEK1 和 MEK2，它们具有 79% 的相同氨基酸序列，并且具有相同的磷酸化下游靶标 ERK 底物的特定酪氨酸和苏氨酸残基的能力。增强的 MEK 活性可导致 RAS-RAF-MEK-ERK 通路异常激活，据报道，该通路是炎症和大约 30% 的所有人类恶性肿瘤的发病原因。因此，MEK 已成为各种药物发现的目标 ，并且 MEK 活性的抑制可用于治疗 MEK 通路激活驱动的癌症。

　　考虑到 MAPK 信号级联在各种疾病的发病机制中的关键作用，迫切需要鉴定新的 MEK1 抑制剂。MEK 抑制剂是合成化学品或药物，可抑制 MEK1 和 MEK2，从而影响 MAPK/ERK 通路，该通路通常在某些类型的恶性肿瘤中过度活跃。MEK 中存在两个不同的结合位点用于配体结合。具体来说，一个叫做变构结合位点，可以抑制 MEK1 和 MEK2，另一个叫做 ATP 结合位点。变构结合位点在空间上靠近 ATP 结合位点。MEK 抑制剂，包括曲美替尼、司美替尼和 binimetinib 已被用作治疗 RAS-RAF-MEK-ERK 通路相关癌症的合理多疗法策略。

　　然而，迄今为止尚未发现与 MEK1 结合的曲美替尼的 X 射线晶体结构。曲美替尼（Trametinib）和 cobimetinib 是 MEK1 的 III 型变构抑制剂，因为它们可以与 ATP 结合口袋相邻。此外，它们是 ATP 的稳态非竞争性抑制剂，因为 ATP 不能阻止它们与 MEK1 的相互作用。以前的研究报道了 P124S和 E203K的突变。] 在 MEK1 中，可增强 MEK1 的催化活性，从而增加 MEK1 的磷酸化，促进肿瘤发生。虽然已确定的一些突变（如 A52V）在体外不会激活，因为 A52 与野生型 3D 结构中的激酶结构域相互作用不强。然而，MEK1不同区域的突变对MEK1空间结构的影响仍然未知。为此，在本研究中，对接研究用于确定曲美替尼与 MEK1 (PDB ID 3SLS) 的结合姿势。此外，还进行了分子动力学 (MD) 模拟以探索当曲美替尼与变构位点结合时野生型 (WT) MEK1 和三个突变体（A52V、P124S 和 E203K）的构象变化。最后，进行了导向分子动力学 (SMD) 模拟以研究曲美替尼与 WT MEK1 和三个突变体（A52V、P124S 和 E203K）的解离。希望我们的结果可以为设计 RAS-RAF-MEK-ERK 通路的新抑制剂提供一些有用的线索。

　　结论：

　　MEK 占据 RAS、RAF 和 ERK 蛋白的关键下游信号节点。因此，MEK长期以来一直是药物发现的目标。然而，曲美替尼（Trametinib）与 WT 和突变体 MEK1 的结合模式以及曲美替尼与它们的分离目前仍然未知。因此，在本研究中，进行了分子对接、MD 模拟和 SMD 模拟以研究 WT MEK1 和三个突变体（A52V、P124S 和 E203K）的构象变化，以及曲美替尼从 WT MEK1 和突变体。根据MD研究的结果，我们得出结论，大运动集中在E203K和P124S MEK1的激活段，并且活动型变构通道入口的曲率大于非活动型。所有这些结果都应该是 MEK1 和曲美替尼之间相互作用减少的原因。此外，SMD 研究显示曲美替尼与非活性 MEK1 的解离比与活性 MEK1 的解离要容易得多，这与 MD 研究的结论一致。总的来说，我们的研究为设计用于与 RAS-RAF-MEK-ERK 信号通路相关的抗癌治疗的新型 MEK 抑制剂提供了合理的线索。微信扫描下方二维码了解更多：