Abstract

Οι πρωτεϊνικές κινάσες είναι οι πιο κοινές περιοχές πρωτεϊνών που εμπλέκονται στον καρκίνο, όπου είναι γνωστά σωματικώς αποκτηθεί μεταλλάξεις να συνδέονται λειτουργικά με μια ποικιλία καρκίνους. Επαναδιάταξη των cells μελέτες της πρωτεϊνικής κινάσης περιοχές κωδικοποίησης έχουν τονίσει τη σημασία της ακολουθίας και δομής τους καθοριστικούς παράγοντες του καρκίνου που προκαλούν μεταλλάξεις της κινάσης στην κατανόηση της διαδικασίας ενεργοποίησης μετάλλαξη-εξαρτώμενη. Έχουμε αναπτύξει μια ολοκληρωμένη πηγή βιοπληροφορική, η οποία ενοποιήθηκε και χαρτογραφήθηκαν όλες τις διαθέσιμες πληροφορίες για τις γενετικές τροποποιήσεις των γονιδίων της πρωτεϊνικής κινάσης με την αλληλουχία, δομή και λειτουργικά δεδομένα. Η ενσωμάτωση των διαφορετικών τύπων δεδομένων που παρέχονται σε μια βολική πλαίσιο για kinome-ευρεία μελέτη βασισμένη σε αλληλουχία και δομή που βασίζεται υπογραφές των μεταλλάξεων του καρκίνου. Η ανάλυση της βάσης δεδομένων με γνώμονα αποκάλυψε ένα διαφορικό εμπλουτισμό των κατηγοριών SNPs σε λειτουργικές περιοχές του πεδίου κινάσης, καταδεικνύοντας ότι ένας σημαντικός αριθμός μεταλλάξεων του καρκίνου θα μπορούσε να μειωθεί κατά δομικά ισοδύναμες θέσεις (μεταλλάξεων hotspots) εντός του καταλυτικού πυρήνα. Έχουμε επίσης διαπιστώσει ότι δομικά συντηρημένο μεταλλάξεων hotspots μπορεί να χρησιμοποιηθεί από πολλαπλά γονίδια κινάσης και συχνά εμπλουτίζεται με μεταλλάξεις του οδηγού του καρκίνου με υψηλή ογκογόνο δράση. Διαρθρωτικά μοντελοποίηση και ενεργητικός ανάλυση των μεταλλάξεων hotspots έχουν προτείνει έναν κοινό μοριακό μηχανισμό της ενεργοποίησης της κινάσης από μεταλλάξεις του καρκίνου, και επέτρεψαν να συμβιβάσει τα πειραματικά δεδομένα. Σύμφωνα με ένα προτεινόμενο μηχανισμό, δομική επίδραση των μεταλλάξεων κινάσης με υψηλό ογκογόνο δυναμικό μπορεί να εκδηλωθεί σε μία σημαντική αποσταθεροποίηση του autoinhibited μορφή κινάση, η οποία είναι πιθανό να οδηγούν ογκογένεση σε κάποιο επίπεδο. Δομή που βασίζεται σε λειτουργικό σχολιασμό και την πρόβλεψη των επιπτώσεων μετάλλαξη καρκίνου σε πρωτεϊνικών κινασών μπορούν να διευκολύνουν την κατανόηση της διαδικασίας ενεργοποίησης μετάλλαξη-εξαρτώμενη και ενημερώνουν πειραματικές μελέτες που εξετάζουν μοριακή παθολογία της ογκογένεσης

Παράθεση:. Dixit Α, Yi L, Gowthaman R, Torkamani Α, Schork NJ, Verkhivker GM (2009) Ακολουθία και δομή υπογραφές του Καρκίνου Μετάλλαξη Hotspots σε πρωτεϊνικές κινάσες. PLoS ONE 4 (10): e7485. doi: 10.1371 /journal.pone.0007485

Επιμέλεια: Kumar Selvarajoo, Πανεπιστήμιο του Keio, Ιαπωνία

Ελήφθη: 16 Ιουλ 2009? Αποδεκτές: 25 Σεπ 2009? Δημοσιεύθηκε: 16 Οκτωβρίου 2009

Copyright: © 2009 Dixit et al. Αυτό είναι ένα άρθρο ανοικτής πρόσβασης διανέμεται υπό τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Attribution, το οποίο επιτρέπει απεριόριστη χρήση, τη διανομή και την αναπαραγωγή σε οποιοδήποτε μέσο, ​​με την προϋπόθεση το αρχικό συγγραφέα και την πηγή πιστώνονται

Χρηματοδότηση:. Αυτό το έργο υποστηρίχθηκε από το Πανεπιστήμιο της χρηματοδότησης εκκίνησης Κάνσας. Οι χρηματοδότες δεν είχε κανένα ρόλο στο σχεδιασμό της μελέτης, τη συλλογή και ανάλυση των δεδομένων, η απόφαση για τη δημοσίευση, ή την προετοιμασία του χειρογράφου

Αντικρουόμενα συμφέροντα:.. Οι συγγραφείς έχουν δηλώσει ότι δεν υπάρχουν ανταγωνιστικά συμφέροντα

Εισαγωγή

Ένας κεντρικός στόχος της έρευνας για τον καρκίνο περιλαμβάνει την ανακάλυψη και λειτουργικό χαρακτηρισμό των μεταλλαγμένων γονιδίων που οδηγούν ογκογένεση [1]. Το Πρόγραμμα του Ανθρώπινου Γονιδιώματος έχει παράσχει στους ερευνητές πρωτόγνωρες γνώσεις σχετικά με τη δομή και την οργάνωση των γονιδίων. μελέτες μεγάλης κλίμακας επανεύρεση της αλληλουχίας και χαρακτηρισμός του πολυμορφισμού έχουν επικεντρωθεί στη συνέχεια για την αναγνώριση και καταγραφή των φυσικών γονιδίων και αλληλουχία παραλλαγή [2] – [5]. Ο καρκίνος Γονιδιώματος του Άτλαντα και τις σχετικές πρωτοβουλίες της αλληλουχίας του DNA έχουν ερευνήσει ειδικά τις γενετικούς καθοριστικούς παράγοντες του καρκίνου [6]. Αυτές οι μελέτες έχουν καθορίσει ότι μόνο ένα κλάσμα των γενετικών αλλαγών που συμβάλλουν στην ογκογένεση μπορεί να κληρονομηθεί, ενώ σωματικώς απέκτησε μεταλλάξεις μπορούν να συμβάλλουν αποφασιστικά κατά τη διάρκεια της εξέλιξης ενός φυσιολογικού κυττάρου σε ένα καρκινικό κύτταρο. Οι κινάσες πρωτεΐνης παίζουν έναν κρίσιμο ρόλο στην κυτταρική σηματοδότηση και έχουν αναδειχθεί ως τα πιο κοινά πεδία πρωτεΐνης που εμπλέκονται στον καρκίνο [7] – [11]. Αν και η καταλυτική περιοχή της κινάσης είναι εξαιρετικά διατηρημένη, κρυσταλλικές δομές της πρωτεϊνικής κινάσης έχουν αποκαλύψει σημαντικές δομικές διαφορές μεταξύ στενά συγγενικών ενεργό και πολύ εξειδικευμένες ανενεργές μορφές των κινασών [12] – [17]. Εξελικτική συντήρηση και διαμορφωτικά πλαστικότητα του καταλυτικού τομέα κινάσης επιτρέψει μια δυναμική ισορροπία μεταξύ των μορφών ενεργών και ανενεργών κινάση, η οποία μπορεί να διευκολύνει την ρύθμιση της καταλυτικής δραστικότητας [15] – [17]. Υπάρχουν περισσότερα από 500 κινάσες πρωτεΐνης που κωδικοποιείται στο ανθρώπινο γονιδίωμα και πολλά μέλη αυτής της οικογένειας έχουν εξέχουσα θεραπευτικοί στόχοι για την καταπολέμηση των ασθενειών που προκαλούνται από ανωμαλίες σε μονοπάτια μεταγωγής σήματος, ειδικά διάφορες μορφές καρκίνου [18] – [22].

Η πλήρης προσδιορισμός της αλληλουχίας του ανθρώπινου γονιδιώματος και υψηλής απόδοσης παραγωγή γονιδιωματικών δεδομένων έχουν ανοίξει δρόμους για μια συστηματική προσέγγιση για την κατανόηση της πολύπλοκης βιολογία του καρκίνου και κλινικές στόχευση των ενεργοποιημένων ογκογονιδίων. Μεγάλης κλίμακας μελέτες προσδιορισμού αλληλουχίας του όγκου έχουν εντοπίσει μια πλούσια πηγή φυσικά απαντώμενες μεταλλάξεις στα γονίδια πρωτεϊνικής κινάσης με πολλές απλότητας πολυμορφισμών μονού νουκλεοτιδίου (SNPs) [23] – [32]. Ένα υποσύνολο αυτών των SNPs θα μπορούσε να συμβεί στις περιοχές κωδικοποίησης (cSNPs) και οδηγούν στην ίδια αλληλουχία πολυπεπτιδίου (συνώνυμο SNPs, sSNPs) ή να οδηγήσει σε μια αλλαγή στην κωδικοποιημένη αλληλουχία αμινοξέων (nonsynonymous κωδικεύοντα SNP, nsSNPs). Επανεύρεση της αλληλουχίας μελέτες των περιοχών κωδικοποίησης σε όγκους κινάσης έχουν ταξινομηθεί που σχετίζονται με όγκους μεταλλάξεις σωματικών αποκαλύπτοντας ότι μόνο ένας μικρός αριθμός μεταλλάξεων κινάσης μπορεί να συμβάλει στο σχηματισμό όγκων (γνωστή ως μεταλλάξεις οδηγός καρκίνο), ενώ η πλειοψηφία θα μπορούσε να είναι ουδέτερη μεταλλακτική παραπροϊόντα της αντιγραφής σωματικών κυττάρων ( γνωστή ως μεταλλάξεις επιβατών) [23] – [28]. Ενώ πρωτεϊνικών κινασών έχουν εξέχοντα ρόλο στην ογκογένεση, κοινώς μεταλλαγμένη πρωτεϊνικών κινασών στον καρκίνο φάνηκε να είναι η εξαίρεση στον κανόνα και οι περισσότερες από τις μεταλλάξεις οδηγού κινάσης αναμένεται να διανεμηθεί σε πολλά γονίδια πρωτεϊνικής κινάσης [27]. μεταλλάξεις του καρκίνου σε πρωτεϊνικές κινάσες θα μπορούσε συχνά εξηγούν το φαινόμενο του ογκογονιδίου εθισμό σύμφωνα με την οποία, παρά τη σώρευση των πολλών γενετικών αλλαγών κατά τη διάρκεια της ωρίμανσης ενός όγκου, τα καρκινικά κύτταρα θα μπορούσε να παραμείνει εξαρτάται από τη συγκεκριμένη ογκογόνο οδούς και μπορεί να εθίζονται στη συνεχιζόμενη δραστηριότητα των ειδικών ενεργοποιημένων ογκογονιδίων [33], [34]. Τα κυρίαρχα ογκογονίδια που παρέχουν το φαινόμενο του εθισμού ογκογονιδίου περιλαμβάνουν ABL, EGFR, VEGFR, BRAF, FLT3, RET, και τα γονίδια κινάσης ΚΟΑ [34].

Η πρόσφατη ανακάλυψη των μεταλλάξεων του καρκίνου του πνεύμονα στην περιοχή της κινάσης του EGFR [35 ] – [37] και διαφορική ευαισθησία τους σε αναστολείς του EGFR έχουν υποδείξει ότι οι γενετικές τροποποιήσεις μπορεί να σχετίζεται με δομικές αλλαγές, καθιστώντας τους όγκους ευαίσθητους σε εκλεκτικούς αναστολείς. Διαρθρωτικών προσδιορισμοί του EGFR [38] – [41] και ABL μεταλλάξεις του καρκίνου [42], [43] έχουν προτείνει ότι μοριακοί μηχανισμοί ενεργοποίησης της κινάσης από μεταλλάξεις του καρκίνου και των υπογραφών δραστηριότητα των φαρμάκων κατά του καρκίνου μπορεί να σχετίζεται με τη δυναμική της λειτουργικής μεταβάσεων μεταξύ ανενεργός και δραστικές μορφές κινάση. Βιοφυσικών μοντέλων της δομής της πρωτεϊνικής κινάσης και η δυναμική έχει αποκαλύψει σημαντικές μηχανιστική χαρακτηριστικά της ενεργοποίησης της κινάσης σε ατομική ανάλυση. έχουν Μοριακή δυναμική (MD) προσομοιώσεις του διαμορφωτικού μεταβάσεις μεγάλης κλίμακας έχουν πραγματοποιηθεί για πολλά θεραπευτικά σημαντικές πρωτεϊνικές κινάσες, συμπεριλαμβανομένων HCK κινάσης [44], η αδενυλική κινάση [45], Src κινάσης [46] – [51], εξαρτώμενη από κυκλίνη κινάση 5 (CDK5) [52], ABL κινάσης [53], της κινάσης ΚΙΤ [54] EGFR, RET και ΚΟΑ πεδία κινάσης [55] – [57]. Αυτές οι μελέτες έχουν δείξει ότι οι μεταλλάξεις του καρκίνου μπορεί να έχει μια λεπτή, αλλά βαθύτατα σημαντικές λειτουργικές επιπτώσεις όχι μόνο στις τοπικές διαμορφωτικές αλλαγές στο μεταλλάξεων χώρο, αλλά και στην αλλοστερική ρύθμιση και συνεργατικών αλληλεπιδράσεων σε δίκτυα μεταγωγής σήματος [58], [59]. Σύμφωνα με τον προτεινόμενο μηχανισμό ενεργοποίησης της κινάσης, δομική επίδραση των μεταλλάξεων του καρκίνου θα μπορούσε να εκδηλωθεί με τη μετατόπιση της δυναμική ισορροπία μεταξύ ανενεργών και ενεργών μορφών της κινάσης προς μια ουσιαστικά δραστική κινάση, προκαλώντας έτσι δηλητηριώδεις συνέπειες για ρύθμιση κινάσης.

μελέτες Καρκίνος βιολογία πρωτεΐνης γονίδια κινάσης έχουν ενσωματωθεί γενετική, δομικές και λειτουργικές προσεγγίσεις για να χαρακτηρίσει υποκείμενη μοριακή υπογραφές των μεταλλάξεων του καρκίνου. ανάλυση υψηλής απόδοσης αλληλουχία DNA και λειτουργική αξιολόγηση των μεταλλάξεων υποψήφιος καρκίνο στα γονίδια κινάσης τυροσίνης έχουν εντοπίσει σημειακές μεταλλάξεις στις συντηρημένες θερμά σημεία από το βρόχο ενεργοποίησης στο λευχαιμίας που σχετίζεται με κινάσες τυροσίνης [60] – [63]. Μια πλατφόρμα υψηλής απόδοσης έχει χρησιμοποιηθεί για να ανακρίνει ολόκληρη την αλληλουχία κωδικοποίησης FLT3 σε ασθενείς AML και πειραματικά δοκιμαστούν οι λειτουργικές συνέπειες κάθε υποψηφίου ογκογόνων αλληλόμορφο [63]. Αυτές οι μελέτες έχουν δείξει ότι οι σπάνιες παραλλαγές του οδηγού μπορεί να εμφανίζονται συχνά σε συχνότητες δυσδιάκριτες από μεταλλάξεις των επιβατών. Ως αποτέλεσμα, η λειτουργική ανάλυση των υποψήφιων μεταλλάξεων που προσδιορίζονται στο οθόνες γονιδίωμα κλίμακα μπορεί να τελικά απαιτείται να καθοριστεί ποια μεταλλάξεις συμβάλλουν στην μεταμόρφωση των κυττάρων. Υπολογιστικές προσεγγίσεις, όταν συνδυάζεται με δομικές και λειτουργικές μελέτες, έχουν επίσης διευκολύνει την ταυτοποίηση και την πρόβλεψη των γονιδίων υποψήφιων καρκίνου και ατομικά αλληλόμορφα που συμβάλλουν στην ογκογένεση [64] – [67]

εργαλείων βιοπληροφορικής αναπτύχθηκαν πρόσφατα για τη διάκριση μεταξύ. οδηγού και συνοδηγού nsSNPs [68], [69]. Αν και αρκετά ισχυρό, γενικευμένες μέθοδοι πρόβλεψης μπορεί να αποτύχει να επιτύχει την ευαισθησία και την εξειδίκευση που επιτυγχάνεται με τα μοντέλα πρόβλεψης προσαρμοσμένες στις ατομικές οικογένειες πρωτεϊνών. Έχουμε αναπτύξει μοντέλα μηχανικής μάθησης κινάσης στόχευση που επικεντρώθηκε στην nsSNPs στο πρωτεϊνικών κινασών με τη μόχλευση γνωστή σειρά με βάση και τη δομή που βασίζεται σε πρωτεϊνική κινάση χαρακτηριστικά για την αναγνώριση προτύπων σε υπολείμματα και μοτίβα ακολουθία υπόθαλψη λειτουργικά σχετικές παραλλαγές [70] – [72]. Η μέθοδος που αναπτύχθηκε υποστήριξη-φορέα μηχανής (SVM) έχει δειχθεί να διαφοροποιηθούν nsSNPs σχετίζεται με τη νόσο και ουδέτερο nsSNPs με -80% ακρίβεια [70]. Αυτά τα ευρήματα έχουν δείξει ότι η προβλεπτική ικανότητα των μοντέλων μηχανικής μάθησης για την αξιολόγηση λειτουργικά σημαντικές μεταλλάξεις μπορεί να ενισχυθεί σημαντικά με την επιλογή ενημερωτικό αποδίδει χαρακτηριστικό μιας συγκεκριμένης οικογένειας πρωτεϊνών. Επιπλέον, έχουμε βρει ότι οι περιοχές κινάσης που φιλοξενούν ένα μεγάλο αριθμό μεταλλάξεων καρκίνου σε πολλαπλές πρωτεϊνικές κινάσες θα μπορούσε να περιέχει ένα υψηλό ποσοστό των προβλεπόμενων μεταλλάξεων οδηγός, ενώ κινάσης υποτομείς στερείται των μεταλλάξεων του καρκίνου ήταν πιο πιθανό να περιέχουν μεταλλάξεις των επιβατών [71], [72 ]. Αυτά τα αποτελέσματα έχουν δείξει ότι τα βιολογικά χαρακτηριστικά και λειτουργικές συνέπειες που χωρίζει τις μεταλλάξεις οδηγού καρκίνου από μεταλλάξεις των επιβατών σε πρωτεϊνικών κινασών μπορεί να διαφέρουν από εκείνες που χωρίζει την ασθένεια που σχετίζεται από την ουδέτερη nsSNPs σε ολόκληρο το γονιδίωμα.

Το αυξανόμενο σώμα της γενετικής, της μοριακής και της λειτουργικές πληροφορίες σχετικά με κινάσες γονίδια πρωτεϊνών, σε συνδυασμό με εξέχοντα ρόλο τους ως θεραπευτικοί στόχοι για παρέμβαση του καρκίνου έχουν δημιουργήσει μια άνευ προηγουμένου έκρηξη των διαφορετικών δεδομένων. Ένα μεγάλο μέρος των πληροφοριών σχετικά με τις γενετικές τροποποιήσεις στις οικογένειες της πρωτεϊνικής κινάσης έχει συσσωρευθεί σε διάφορες πηγές, συμπεριλαμβανομένων των PupaSNP [73], βάση δεδομένων dbSNP [74], σε απευθείας σύνδεση Μέντελ Κληρονομικότητα στον Άνθρωπο (ΟΜΙΜ) από National Center for Biotechnology Information (NCBI) [75 ], [76], KinMutBase [77], [78], BTKbase [79], βάση δεδομένων γονιδιακής μετάλλαξης του Ανθρώπου (HGMD) [80], [81], Κατάλογος των σωματικών μεταλλάξεων στη βάση δεδομένων του Καρκίνου (COSMIC) [82], πρωτεΐνη κινάσης πόρων (PKR) [83], και οι μεταλλάξεις των κινασών στον Καρκίνο (MoKCa) [84]. Ενώ οι τρέχουσες βάσεις δεδομένων και πύλες πληροφοριών έχουν συσσωρεύσει ένα μεγάλο όγκο πληροφοριών σχετικά με κινάση SNPs, υπάρχει μια αυξανόμενη ανάγκη για ολοκλήρωση και ολοκληρωμένη χαρτογράφηση των διαφόρων κατηγοριών δεδομένων σχετικά με τα γονίδια κινάσης πρωτεΐνης μέσα σε έναν κεντρικό πόρο.

Σε αυτό το έργο, εισάγουμε Composite κινάσης Μετάλλαξη Database (CKMD), ένα ενιαίο αποθετήριο και ολοκληρωμένο πόρων βιοπληροφορικής που ενοποιούνται και κατηγορηματικά χαρτογραφήθηκαν όλες τις διαθέσιμες σήμερα πληροφορίες για τις γενετικές παραλλαγές των γονιδίων της πρωτεϊνικής κινάσης με ακολουθία, δομικά και λειτουργικά στοιχεία. CKMD και web-based πόρων είναι ελεύθερα διαθέσιμα στο https://verklab.bioinformatics.ku.edu/database/. Η λειτουργικότητα και τις δυνατότητες του CKMD πύλη μπορεί να επιτρέψει την ισχυρή λειτουργική σχολιασμός των γονιδίων της πρωτεϊνικής κινάσης και να καταστεί δυνατή η πρόβλεψη kinome κλίμακα και τη δομή-λειτουργική ανάλυση των μεταλλάξεων του καρκίνου. Η ανάλυση της βάσης δεδομένων με γνώμονα της ακολουθίας και δομής με βάση τις υπογραφές της κινάσης SNPs έχει διευκρινίσει βασικά θέματα των προτύπων διατηρήσεως σειράς και διαρθρωτικές προφίλ του καρκίνου που προκαλούν μεταλλάξεις, συμπεριλαμβανομένης της εμφάνισης δομικά συντηρημένων ογκογόνο hotspots σε πολλαπλές κινάσες πρωτεϊνών. Επιπλέον, οι διαρθρωτικές μοντελοποίηση και ενεργητικός ανάλυση των μεταλλάξεων του καρκίνου κινάσης, που αποτελούν το μεγαλύτερο μεταλλάξεων hotspot, παρείχαν χρήσιμες πληροφορίες σε ένα κοινό μηχανισμό ενεργοποίησης της κινάσης.

Αποτελέσματα

Ακολουθία-Δομή Ταξινόμηση και Χαρτογράφηση της κινάσης SNPs

Η ολοκλήρωση και η χαρτογράφηση των διαφορετικών τύπων δεδομένων σε CKMD παρέχεται μια βολική πλαίσιο για kinome-ευρεία ανάλυση της αλληλουχίας με βάση και τη δομή που βασίζεται υπογραφές των μεταλλάξεων του καρκίνου. Γενετικές παραλλαγές σε γονίδια πρωτεϊνικής κινάσης είναι ευρέως διαδεδομένες στα δύο φυλογενετικές και δομικές χώρο, και μόνο ένα υποσύνολο του συνόλου των SNPs θα μπορούσε να χαρτογραφηθεί άμεσα στην καταλυτική περιοχή της κινάσης. Αρχίσαμε με ανάλυση της κατανομής των διαφόρων κατηγοριών SNPs που θα μπορούσαν να χαρτογραφούνται επί των 12 λειτουργικά υποτομείς (SDS) του καταλυτικού πυρήνα της κινάσης [7] (Σχήμα 1). Διαρθρωτικά χαρτογράφηση sSNPs οδήγησε σε μια ομοιόμορφη κάλυψη κινάσης υποτομείς, δείχνοντας μόνο μια ασθενή προτίμηση προς SD II η οποία δεν έχει προφανή λειτουργικό ρόλο στην ρύθμιση της κινάσης (Σχήμα 2Α). Σε αντίθεση, η κατανομή των nsSNPs τόνισε την προνομιακή τάση προς συγκεκριμένες λειτουργικές περιοχές. Πράγματι, λειτουργικά σημαντικών Ρ-βρόχος (SD Ι), την περιοχή άρθρωσης (SD V), καταλυτικής βρόχο (SD VIB), και ειδικά βρόχο ενεργοποίησης (SD VII) μαζί με το + 1 περιοχή βρόχου κατάντη P (SD VIII) τείνουν να είναι περισσότερο πυκνοκατοικημένες (Σχήμα 2Β). Το Ρ + 1 τμήμα συνδέει τους υποτομείς στο Ο-τερματικό λοβός με το ΑΤΡ και περιοχές σύνδεσης υποστρώματος στο Ν-τελικό λοβό. Επιπλέον, το Ρ + 1 βρόχος είναι άμεσα συνδεδεμένο με το F-έλικα, η οποία χρησιμεύει ως ένα κεντρικό ικρίωμα στη συναρμολόγηση του ενεργού μορφής κινάσης [85] -. [87]

Ο καταλυτικός τομέας κινάσης υποδιαιρείται σε 12 subdomains (SD) με τη χρήση του ABL κινάσης κρύσταλλο δομής (ΠΣΠ εισόδου 1IEP) ως σημείο αναφοράς για τον καθορισμό των ορίων καταλοίπων ως εξής: SD I: 242-261 (περιοχή P-loop)? SD2: 262-278? SD3: 279-291 (αΟ-έλικα)? SD4: 292-309? SD5: 310-335 (περιοχή άρθρωσης)? SD6A: 336 – 356? SD6B357-374 (καταλυτική loop)? SD7: 375-393 (βρόχος ενεργοποίησης)? SD8: 394-416 (P + L loop)? SD9: 417 με 438? SD10: 439-461? SD11: 462 έως 480? SD12: 481-498. Η ευθυγράμμιση των λειτουργικών υποτομείς για τα γονίδια κινάσης πρωτεΐνης έγινε χρησιμοποιώντας δομή πληροφορημένοι ευθυγράμμιση πολλαπλών αλληλουχιών.

Η

Η κατανομή των sSNPs κινάσης δείχνεται στο πάνελ (Α) και τη διανομή των sSNPs παρουσιάζεται στον πίνακα ( Β)

Η

Η καταλυτική περιοχή της κινάσης φιλοξενεί ένα σημαντικό αριθμό nsSNPs εμπίπτουν σε τρεις μεγάλες κατηγορίες:. κοινές και πιθανόν ουδέτερη nsSNPs, κληρονόμησε nsSNPs που προκαλούν ασθένειες και προκαλούν καρκίνο (σωματικά) nsSNPs. Αναλύσαμε εξελικτική πρότυπα διατήρησης μεταξύ αυτών των τριών διαφορετικών κατηγοριών κινάσης nsSNPs (Σχήμα 3). Ένα μέτρο της διατήρησης προήλθε από την απόλυτη τιμή της υποκατάστασης εξελικτικής σκορ διατήρηση θέση-ειδική, που ονομάζονται «subPSEC», η οποία ελήφθη με την ευθυγράμμιση δεδομένη πρωτεΐνη έναντι μιας βιβλιοθήκης Hidden Markov Models (ΗΜΜ), που αντιπροσωπεύουν διακεκριμένες οικογένειες πρωτεϊνών [88] , [89]. Η βαθμολογία ορίστηκε ως – | ln (P

aij /P

bij) |, όπου P

aij είναι η πιθανότητα παρατήρησης αμινοξύ ένα στη θέση i στο HMM j. Σύμφωνα με την ιστοσελίδα PANTHER [89], ένα σκορ -3 θα αντιστοιχεί σε περίπου 50% πιθανότητα ότι ο SNP μπορεί να είναι μια παραλλαγή που προκαλεί ασθένεια. Τα προφίλ διατήρηση SNPs για τα γονίδια κινάσης θα μπορούσε να περιγραφεί ως η απόλυτη τιμή της βαθμολογίας subPSEC, όπου η υψηλότερη είναι η βαθμολογία, τόσο μεγαλύτερος είναι ο βαθμός της εξελικτικής διατήρησης. Η κατανομή των κοινών nsSNPs ήταν προκατειλημμένη προς ένα χαμηλότερο επίπεδο διατήρησης, όπως θα αναμενόταν για την ουδέτερη παραλλαγές με ελάχιστη ή καμία λειτουργική σημασία. nsSNPs Καρκίνος σχετιζόμενη φάνηκε να πέσουν σε θέσεις με ένα υψηλότερο επίπεδο διατηρήσεως από κοινού nsSNPs, ακόμη θα μπορούσε να είναι όπως συντηρημένη ως nsSNPs νοσογόνων (Σχήμα 3Α). Αυτή η ανάλυση έδειξε ότι είτε σχετίζονται με τον καρκίνο nsSNPs μπορεί να μην εμπίπτουν κατ ‘ανάγκη στην εξελικτική πολύ συντηρημένες θέσεις, ή η διανομή μπορεί να είναι ασύμμετρη προς ένα χαμηλότερο επίπεδο διατήρησης από τις παραλλαγές του καρκίνου του χωρίς λειτουργική συνέπεια (επιβατικά μεταλλάξεις). Χρησιμοποιώντας μια μέθοδο που αναπτύχθηκε πρόσφατα SVM-based ικανά να προβλέψουν λειτουργικά σημαντικών μεταλλάξεις του καρκίνου [70], [71], συγκρίναμε τις εξελικτικές κατανομές διατήρηση των μεταλλάξεων οδηγός καρκίνου και μεταλλάξεων των επιβατών σε διαφορετικά επίπεδα διατήρησης (Σχήμα 3Β). Αν και οι προβλεπόμενες μεταλλάξεις οδηγού καρκίνος έκανε πτώση στις θέσεις που εμφανίζουν ελαφρώς υψηλότερο επίπεδο διατήρησης, σε σύγκριση με τις μεταλλάξεις των επιβατών, η διαφορά ήταν μάλλον μέτρια. Ως εκ τούτου, φαίνεται ότι ο καρκίνος μεταλλάξεις σε κινάσες πρωτεϊνών δεν μπορεί να εμφανίσει ισχυρά σήματα διατηρήσεως σειράς και, κατά συνέπεια, λειτουργική σημασία των γενετικών παραλλαγών κινάσης μπορεί να μην σχετίζονται άμεσα με την εξελικτική διατήρηση τους.

(α) την κατανομή πιθανότητας των κοινών nsSNPs (φαίνεται στο μπλε μπάρες), SNPs που προκαλούν ασθένειες (φαίνεται σε κόκκινο ράβδοι) και καρκινογόνες nsSNPs (φαίνεται στο πράσινο μπάρες) ως συνάρτηση της εξελικτικής επίπεδο διατήρησης. (Β) Η κατανομή πιθανοτήτων των μεταλλάξεων οδηγός καρκίνου (εμφανίζεται σε μπλε μπάρες) και nsSNPs επιβατών (εμφανίζονται με κόκκινο μπάρες) ως συνάρτηση της εξελικτικής επίπεδο διατήρησης. Και για τις δύο πάνελ (Α) και (Β), μια υψηλότερη βαθμολογία αντιστοιχεί σε ένα υψηλότερο επίπεδο προστασίας.

Η

Αναλύσαμε επίσης μοριακή καθοριστικούς παράγοντες των γενετικές παραλλαγές σε πρωτεϊνικές κινάσες χρησιμοποιώντας πόρων CKMD για μια συνολική δομική χαρτογράφηση του nsSNPs πάνω στον καταλυτικό πυρήνα της κινάσης. Η ανάλυση της βάσης δεδομένων με γνώμονα αποκάλυψε μια απόκλιση εμπλουτισμό των κατηγοριών SNPs σε λειτουργικές περιοχές του πεδίου κινάσης (σχήματα 4, 5). Κοινό nsSNPs τείνουν να κατανεμηθούν τυχαία μέσα στο καταλυτικό πυρήνα, μόνο αραιά εποικώντας λειτουργικά τμήματα του καταλυτικού πυρήνα, όπως τα καταλυτικά ή ενεργοποίηση βρόχους, ενώ οι εν λόγω nsSNPs καταλαμβάνουν περισσότερο πυκνά εξελικτική μη διατηρούμενης περιοχές του Ο-τερματική ουρά (Σχήμα 4Α). Οι nsSNPs νοσογόνων αντιστοιχίζονται κατά κύριο λόγο στις περιοχές που εμπλέκονται στην ρύθμιση και το υπόστρωμα πρόσδεσης, όπως ο πίθηκος βρόχου και το Ρ + 1 περιοχή, καθώς και το καταλυτικό βρόχο (Σχήμα 4Β). nsSNPs Καρκίνος σχετιζόμενη τείνουν να στοχεύουν τις περιοχές που εμπλέκονται άμεσα στην καταλυτική δραστηριότητα που εντοπίζονται κυρίως στο Ρ-βρόχος, βρόχο ενεργοποίησης και καταλυτική βρόχο (Σχήματα 4C). Η κατανομή των nsSNPs κινάσης σε όλη λειτουργική κινάση υποτομείς ενίσχυσε την αντίληψη ότι οι περιοχές κινάσης που είναι εμπλουτισμένα (ή άνευ) των SNPs θα μπορούσε να είναι σημαντικά διαφορετική μεταξύ των τριών τύπων μετάλλαξης, με ελάχιστη επικάλυψη. Πράγματι, η κατανομή δείχνει μια σαφή προτίμηση για προκαλούν καρκίνο nsSNPs να συσσωρεύονται κυρίως στην περιοχή βρόχο ενεργοποίησης (SDVII), καθώς και τη συμπλήρωση του Ρ-βρόχος (SD Ι) (Σχήμα 5Α). Ένας σημαντικός αριθμός nsSNPs σχετίζεται με τη νόσο δεν ενεπλάκησαν άμεσα στο ΑΤΡ δέσμευσης, αλλά μάλλον θαφτεί στο καταλυτικό πυρήνα. Είναι ενδιαφέρον ότι η Ρ + 1 βρόχο και τα υπολείμματα που άγκυρα αυτή τσέπη στο F-έλικας ήταν μερικά από τα πιο εμπλουτισμένο σε μεταλλάξεις ασθένεια που σχετίζεται με, αλλά δεν προκαλούν καρκίνο μεταλλάξεις. Τα αποτελέσματα αυτά επιβεβαιώνουν με προηγούμενα ευρήματα δείχνουν ότι οι μεταλλάξεις σχετίζονται με τη νόσο θα μπορούσε να επηρεάσει κυρίως τις περιοχές κινάσης που συμμετέχουν στην λειτουργική ρύθμιση, αλλοστερική αλληλεπιδράσεις και δέσμευσης υποστρώματος [72].

Διαρθρωτικά χαρτογράφηση παρουσιάζεται για το κοινό nsSNPs (Α), η νόσος -causing nsSNPs (Β), και καρκινογόνες nsSNPs (C). Σε όλους τους πίνακες το πράσινο χρώμα αντιπροσωπεύει τις περιοχές με συχνότητα ισοδύναμο SNP με ό, τι θα αναμενόταν από τυχαία πιθανότητα, το μπλε χρώμα αντιπροσωπεύει τις περιοχές που είναι στατιστικά στερείται SNPs, και το κόκκινο χρώμα απεικονίζει τις περιοχές που είναι στατιστικά εμπλουτισμένα σε SNPs. Εμπλουτισμός SNPs στις περιοχές αυτές υπολογίστηκε όπως περιγράφεται στο τμήμα Υλικά και Μέθοδοι. Για λόγους σαφήνειας, η πυκνότητα SNPs χαρτογραφήθηκε σε μια αντιπροσωπευτική δομή κρυστάλλου κινάσης (EGFR, ΠΠ είσοδο 1M14) προβάλλοντας τη στοίχιση πολλαπλών κινάσης ακολουθία πάνω στην δομή της πρωτεΐνης.

Η

(Α) Η κατανομή των κοινών nsSNPs (φαίνεται στο μπλε μπάρες), nsSNPs προκαλούν ασθένειες (φαίνεται στο κόκκινο bars), και καρκινογόνες nsSNPs (φαίνεται στο πράσινο ράβδοι) στις λειτουργικές τους υποτομείς του καταλυτικού πυρήνα της κινάσης. Η αναμενόμενη πιθανότητα μιας SNP που εμφανίζονται σε μια περιοχή υποτομέα κινάσης υπολογίστηκε για κάθε τύπο SNP, όπως περιγράφεται στο τμήμα Υλικά και Μέθοδοι. (Β) Η θέση-ειδική κατανομή των κοινών nsSNPs (φαίνεται στο μπλε γραμμές), που προκαλούν ασθένειες nsSNPs (φαίνεται στο κόκκινες γραμμές), και σχετίζονται με τον καρκίνο nsSNPs (εμφανίζεται με πράσινο χρώμα μπάρες) σε διαφορετικές κατηγορίες δομικά συντηρημένων μεταλλάξεων hotspots, όπως καθορίζεται από τον αριθμό των SNPs ανά δομικά όμοια θέση.

η

Λειτουργικές διαφορές μεταξύ των διαφόρων τύπων μετάλλαξης μπορεί επίσης να αντικατοπτρίζεται στη θέση-συγκεκριμένη κατανομή των nsSNPs στα μεταλλάξεων hotspots καθορίζεται από τον αριθμό των δομικά ισοδύναμο πρωτεΐνης κινάσης θέσεις (Σχήμα 5Β). Η κατανομή των κοινών nsSNPs, που έχουν μικρή ή καμία λειτουργική επηρεάσουν και θα μπορούσε να κατανεμηθεί τυχαία σε όλη την καταλυτική πυρήνα, κυριαρχείται από ασθενώς συντηρημένες θέσεις μεταλλαγμένες σε ένα ενιαίο, ή δύο πρωτεϊνικών κινασών. Σε αντίθεση, τα nsSNPs προκαλούν ασθένειες τείνουν να συγκεντρώνονται σε δομικά ισοδύναμες θέσεις, με σημαντική περίσσεια των μεταλλάξεων που συμβαίνουν στις θέσεις μεταλλαγμένες σε τέσσερις ή περισσότερες διαφορετικές πρωτεϊνικών κινασών. Η θέση-ειδική κατανομή των nsSNPs καρκίνο μετατοπίστηκε προς μεγαλύτερο αριθμό nsSNPs ανά θέση, πιθανώς λόγω της επιλογής του ογκογόνων μεταλλάξεων hotspots κοινού σε πολλές κινάσες πρωτεΐνης (Σχήμα 5Β).

Δομική Βιοπληροφορική Ανάλυση κινάσης Μεταλλακτικές hotspots

Kinome ολόκληρη ανάλυση της ακολουθίας και δομής με βάση τις υπογραφές των μεταλλάξεων του καρκίνου, αποκάλυψε ότι ένας σημαντικός αριθμός μεταλλάξεων του καρκίνου θα μπορούσε να πέσει σε δομικά ισοδύναμες θέσεις εντός του καταλυτικού πυρήνα. Αυτά τα δομικά συντηρημένη μεταλλάξεις τείνουν να συγκεντρώνονται σε συγκεκριμένες μεταλλάξεων hotspots που μπορεί να χρησιμοποιηθεί από πολλούς κινάσης γονίδια. Τα hotspots μετάλλαξη του καρκίνου σε πρωτεϊνικών κινασών εντοπίζεται σε μεγάλο βαθμό εντός της P-loop, περιοχή άρθρωσης, και βρόχο ενεργοποίησης (Εικόνα 6Α, Πίνακας S1). Ιδιαίτερο ενδιαφέρον είναι ένα φάσμα του EGFR, ABL, ΜΕΤ, FLT3 και KIT μεταλλάξεις καρκίνος που αντιστοιχούν στην ίδια δομικά συντηρημένη θέση στον βρόχο ενεργοποίησης, η οποία φάνηκε να μεταλλαχθεί σε τουλάχιστον 8 διαφορετικές κινάσες (Εικόνα 6Α, Πίνακας S1). Αυτή η ιστοσελίδα ανταποκρίνεται στις γνωστές μεταλλάξεις οδηγού BRAF-V600, FLT3-D835, KIT-D816, PDGFRA-D842, MET-D1228, EGFR-L861, ABL-L387, και ErbB2-L869. Παρά ένα σχέδιο διατήρησης ειδικής αλληλουχίας, πολλές μεταλλάξεις σε αυτό το δομικά συντηρημένη θέση συνήθως συμβαίνουν μεταλλάξεις ενεργοποίησης, συμπεριλαμβανομένων D1228H /N /V στην ΚΟΑ [90], [91], D835E /F /H /N /V /Υ σε FLT3 [92], [93], D816E /F /H /N /I /V /Υ σε ΚΙΤ [94], [95] και V600D /E /G /K /L /M /R στο BRAF [96]. Σε ορισμένες περιπτώσεις, αυτές οι μεταλλάξεις θα μπορούσαν να έχουν σημαντικές συνέπειες για στοχευμένες θεραπείες αναστολέα οδηγώντας σε αποτελέσματα αντοχή στα φάρμακα στην KIT [97], BRAF [98], EGFR [99], ABL [100], και ΚΟΑ [101]. Ένα άλλο σημαντικό λειτουργικά μεταλλάξεων hotspot αντιστοιχεί στην συντηρημένη θέση κινάσης κλειδοκράτορα και περιλαμβάνει ABL-T315I, EGFR-T790M, KIT-T670E, και παραλλαγές PDGFRα-T674I (Σχήμα 6Α, Πίνακας S1). Μερικά από τα δομικά ισοδύναμες θέσεις θα μπορούσε να διατηρηθεί σε όλη την kinome, καθώς τα ασπαρτικό και γλυκίνη καταλοίπων από το μοτίβο DFG (που αντιστοιχούν στις θέσεις αναφοράς EGFR-D855 και EGFR-G857), καθώς και ένα συντηρημένο γλυκίνης στην περιοχή άρθρωσης (η οποία αντιστοιχεί στη θέση αναφοράς EGFR-G796). Υπάρχουν παραδείγματα μεταλλάξεις του καρκίνου που εμφανίζουν ένα επίπεδο υποομάδα της διατήρησης, συμπεριλαμβανομένης EGFR-L858 θέση, η οποία φέρει μια συντηρημένη λευκίνη στο EGFR και ABL κινάσες, ή διατηρημένη ασπαρτικό μοιρασμένα σε FLT3, KIT, ΚΟΑ, PDGFRα.

(Α) διαρθρωτικά εντοπισμός των συντηρημένων μεταλλάξεων hotspots απεικονίζεται χρησιμοποιώντας την κρυσταλλική δομή της δραστικής κινάσης EGFR (pdb 2J6M εισόδου). Το μεγάλου μεγέθους κόκκινη μπάλα αντιστοιχεί στη διαρθρωτική θέση του L861, και δηλώνει τον εντοπισμό του μεγαλύτερου μεταλλάξεων hotspot μοιρασμένα σε 8 διαφορετικές κινάσες. Οι μεσαίου μεγέθους κίτρινες μπάλες αντιστοιχούν σε δομικές θέσεις T790, D855, και τα υπολείμματα G857 (αντίστοιχων μεταλλάξεων hotspots από κοινού από 6 διαφορετικές κινάσες). Το μικρότερο πράσινη μπάλα αντιστοιχεί στη θέση G796 (5 δομικά συντηρημένη μεταλλάξεις της κινάσης)? οι μπάλες κυανό αντιστοιχούν σε L718 και G721 θέσεις (κάθε θέση δηλώνουν τα υπολείμματα με μεταλλάξεις 4 καρκίνο)? και το μικρότερο μπλε μπάλα αντιστοιχεί L858 θέση (3 δομικά συντηρημένη μεταλλάξεις της κινάσης). Τα hotspots μετάλλαξη του καρκίνου σε πρωτεϊνικών κινασών εντοπίζεται σε μεγάλο βαθμό εντός της P-loop, περιοχή άρθρωσης, και βρόχου ενεργοποίησης. Βλέπε επίσης πίνακα S1 για μια ολοκληρωμένη σχολιασμό των δομικά συντηρημένες μεταλλάξεων hotspots. (Β) Τα διαρθρωτικά εντοπισμός των μεταλλάξεων οδηγός καρκίνο με την υψηλή ογκογόνο δυναμικό έχει απεικονισθεί με τη χρήση της κρυσταλλικής δομής του ενεργού κινάσης EGFR (pdb 2J6M εισόδου). Οι κυρίαρχες ογκογόνων μεταλλάξεων είναι BRAF-V600E, KIT-ϋ816ν, και PDGFRA-D842V που όλοι αντιστοιχούν στην ίδια δομικά συντηρημένη μεταλλάξεων hotspot. Διαρθρωτικά σχολιασμό των μεταλλάξεων οδηγός καρκίνος είναι διατεταγμένο σύμφωνα με την ογκογόνο δυναμικό τους όπως προσδιορίζεται από τη συχνότητα της παρατήρησης αντίστοιχων σωματικών μεταλλάξεων στα γονίδια πρωτεϊνικών κινασών. Όσο υψηλότερο είναι το ογκογόνο δυναμικό του δίσκου του καρκίνου, όσο μεγαλύτερη είναι η μπάλα που δηλώνει διαρθρωτική θέση του αντίστοιχου μετάλλαξης.

Η

Αν και οι περισσότερες από τις μεταλλάξεις οδηγού καρκίνο είναι πιθανό να είναι μάλλον σπάνια, είναι εντυπωσιακό το γεγονός ότι ένας σημαντικός αριθμός λειτουργικά σημαντικών μεταλλακτών καρκίνο πέφτουν με δομικά συντηρημένες θέσεις εντός του καταλυτικού πυρήνα της κινάσης. Επιπλέον, έχουμε παρατηρήσει ότι δομικά συντηρημένο hotspots των μεταλλάξεων οδηγού του καρκίνου συχνά φέρουν μεταλλάξεις με υψηλό ογκογόνο δράση (Εικόνα 6Β). Μια ποσοτική χαρακτηρισμός «ογκογονικότητα» θα μπορούσε να περιγραφεί σε μία ποικιλία τρόπων, συμπεριλαμβανομένων των πιθανών μετασχηματισμός κυττάρων, η χρησιμοποίηση του υποστρώματος, και καταλυτική αποτελεσματικότητα. Ωστόσο τα δεδομένα αυτά είναι συνήθως διαθέσιμα μόνο για περιορισμένο αριθμό γονιδίων και μεταλλάξεων και δεν είναι κατάλληλες για την ανάλυση του γονιδιώματος κλίμακα. Χρησιμοποιήσαμε ένα βολικό ορισμός του ογκογόνο δυναμικό που μπορεί να προσφέρει η χρήση των προφίλ συχνότητας των σωματικών μεταλλάξεων στα γονίδια κινασών πρωτεϊνών που λαμβάνονται από την κοσμική αποθήκη [82]. Αυτή η ανάλυση αποκάλυψε ότι ένα μάλλον μικρό αριθμό των σωματικών μεταλλάξεων κινάσης με το γνωστό ογκογόνο δυναμικό θα μπορούσε να προκύψει με μεγάλη συχνότητα στις μεταλλάξεων δείγματα (Πίνακας S2). Εντυπωσιακά, αυτά τα λειτουργικά σημαντικές μεταλλάξεις εμπίπτουν σε μεγάλα δομικά συντηρημένες θέσεις στον καταλυτικό τομέα κινάσης. Πράγματι, πολύ ογκογόνων μεταλλάξεων BRAF, V600E, KIT-ϋ816ν, και PDGFRA-D842V ανήκουν στη μεγαλύτερη μεταλλάξεων hotspot (Εικόνα 6Β). Η λειτουργική σημασία των ογκογόνων μεταλλάξεων κινάσης από μεταλλακτική hotspots όπως ABL-Τ315Ι, EGFR-L858R, και RET-Μ918Τ, είναι επίσης ευρέως αναγνωρισμένη. Για παράδειγμα, δομικά συντηρημένες οι RET-Μ918Τ και MET-M1250T οδηγών καρκίνος βρίσκεται στην δέσμευση C-λοβού του πυρήνα κινάσης (Σχήμα 6Β) υπόστρωμα και είναι γνωστό ότι σχετίζονται με ογκογόνο ενεργοποίηση εμφανίζοντας το δυναμικό υψηλότερο μετασχηματισμού μεταξύ των γνωστών RET [ ,,,0],102] – [106] και μετεωρολογικές μεταλλάξεων [107] – [110]. Η παρουσιαζόμενη ανάλυση δείχνει ότι δομικώς συντηρημένη hotspots στην καταλυτική περιοχή της κινάσης μπορεί να εμπλουτίζεται στατιστικά με μεταλλάξεις με μεγάλη πιθανότητα να είναι οδηγών καρκίνου. Εμείς υποστηρίζουν ότι το προτιμησιακό δομική εντοπισμός των ογκογόνων μεταλλάξεων στο βρόχο ενεργοποίησης και της σύνδεσης C-λοβού του πεδίου κινάσης υπόστρωμα μπορεί να προσδιοριστεί από τη στρατηγική τους θέση κρίσιμη για την αυτο-αναστολή κινάσης, ρύθμιση και αλλοστερικές αλληλεπιδράσεις σε δίκτυα μεταγωγής σήματος.

διαρθρωτικά και ενεργειακές υπογραφές της κινάσης μεταλλάξεων Hotspots

διαρθρωτικά μοντελοποίηση και ενεργητική ανάλυση των αποτελεσμάτων μετάλλαξης του καρκίνου μπορεί να επιτρέψει την καλύτερη κατανόηση μοριακών μηχανισμών της ενεργοποίησης της κινάσης. Εμείς που απασχολούνται μοντελοποίηση ομολογίας και προσομοιώσεις MD για να αναλύσει το κατά πόσον δομικά συντηρημένη οδηγούς καρκίνου που στοχεύουν το ίδιο ογκογόνο hotspot στην καταλυτική περιοχή της κινάσης μπορεί επίσης να μοιράζονται ένα κοινό μηχανισμό ενεργοποίησης. Μοριακή μοντελοποίηση επικεντρώθηκε σε μια ποσοτική σύγκριση της ΚΟΑ-D1228V, MET-D1228H [90], [91], FLT3-D835V, FLT3-D835E [92], [93], και KIT-ϋ816ν, KIT-D816H [94], [95] μεταλλάξεις. Υποκαταστάσεις του D835 σε FLT3 και D816 στο αποτέλεσμα του ΚΙΤ στην συστατική ενεργοποίηση του υποδοχέα, το υπόλειμμα αυτό έχει προταθεί να παίζουν ένα σημαντικό ρυθμιστικό ρόλο. Οι κρυσταλλικές δομές της FLT3 [111], KIT [112] και μετεωρολογικές κινάσες [113], [114], έχουν προτείνει ότι μεταλλάξεις καρκίνος μπορεί να αποσταθεροποιήσει την μορφή autoinhibited άγριου τύπου (WT). Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι οι μελέτες δομική προτυποποίηση διεξήχθησαν για να αξιολογηθεί η έκταση των τοπικών διαταραχών που θα μπορούσε να προκληθεί από μεταλλάξεις του καρκίνου στο autoinhibited δομή κινάσης. Δεδομένης της απουσίας κρυσταλλικές δομές υψηλής ανάλυσης των μεταλλάξεων του καρκίνου κινάσης και της φύσης των μεγάλων διαμορφωτικές αλλαγές που προκαλούνται από μεταλλάξεις ενεργοποίησης, επικεντρωθήκαμε στην κατανόηση των τοπικών λειτουργικά αποτελέσματα των μεταλλάξεων του καρκίνου αντί να προσπαθεί να κάνει υπολογιστική προβλέψεις των μεταλλαγμένων δομών.

μοντελοποίηση ομολογίας και MD προσομοιώσεις των συχνά εμφανιζόμενων ενεργοποιώντας μεταλλάξεις σε αυτό το μεταλλάξεων hotspot αποκάλυψε μια σημαντική τοπική αναδιοργάνωση της autoinhibited διαμόρφωσης κινάσης. Αυτό αντικατοπτρίζεται στις τοπικές διαρθρωτικές μεταβολές κοντά στην περιοχή της μετάλλαξης (μέση τετραγωνική ρίζα αποκλίσεις, RMSD = 3 Α-4 Α) (Πίνακας S3). Η πλειοψηφία των μεταλλάξεων του καρκίνου οδήγησε σε μέτρια παγκόσμιες αλλαγές, αλλά σημαντικές τοπικές δομικές αλλαγές κοντά στην μεταλλάξεων χώρο και στο βρόχο ενεργοποίησης.