مدل‌سازی مولکولی، شبیه‌سازی دینامیک و بررسی کارایی اتصالِ مشتقات بربرین: گروه جدیدی از مهار‌کننده‌های RAF برای درمان سرطان

04 Aug 2018 : 09:57 نظرات: 0 بازدیدها: 
plos21.jpg
رویا مختاریان
پست شده توسط  رویا مختاریان
مطالعات متعددی اثرات ضد سرطانی بربرین (BBR) که یک آلکالوئید گیاهی است را بر روی تارگت‌های سیگنالینگ مختلف ارزیابی کرده‌اند. یکی از گیرنده‌های غشایی مهارشده توسط BBR، گیرنده فاکتور رشد اپیدرمی (EGFR)، بیومارکری مهم برای سرطان است. BBR بیان ژن گیرنده EGF را کاهش می‌دهد و همچنین می‌تواند بیان یکی دیگر از پروتئین‌های غشایی اینتگرال به نام CD147 را که با مولکول‌های سیگنالینگ سیتوپلاسمی میانکنش می‌دهد، مهار کند. دو مسیر انتقال پیام سلولی PI3K / Akt و MAP نقش مهمی در تنظیم بیان ژن و تکثیر سلولی دارند.
هر دو مسیر در شبکه پیچیده سیگنالینگ سیتوپلاسمی دخیل هستند و با گیرنده‌های غشایی مانند گیرنده EGF و Her2 و همچنین عوامل رونویسی هسته ارتباط دارند.
Figure3.jpg
Figure2.jpg
مطالعات متعدد نشان داده که BBR باعث مهار فعالیت‌های Ras، Raf، MEK و PI3K می‌شود. تنظیم پایین‌دست BRAF باعث القای آپوپتوز و مهار مسیر MAPK توسط بربرین می‌شود.

این مقاله توسط دکتر پرهام جبارزاده، مدیر آکادمی سرطان منتشر شده و اصل این مقاله را از اینجا دانلود کنید

RAF کینازها خانواده‌ای از آنزیم‌های حاوی گروه‌های OH سرین / ترئونین هستند. RAF سه ایزوفرم به نام A-RAF، BRAF و CRAF دارد. مسیر MAP (پروتئین فعال‌کننده میتوژن) کیناز با فعال شدن Ras فعال و باعث فسفریله و فعال شدن RAF می‌گردد. سپس RAF، کینازِ دیگری به نام MEK را فعال می‌کند و یک آبشار کینازی به سمت هسته راه می‌اندازد که به‌نوبه خود باعث افزایش تکثیر و تهاجم سلول در سرطان‌ها می‌شود.
ملانوم نوعی سرطان پوست ناشی از تشکیل غیرطبیعی ملانوسیت‌ها است. انکوپروتئینِ BRAF که در سال 1988 کشف‌شده با 66٪ از ملانوم ها و 12٪ از سرطان‌های کولورکتال ارتباط دارد. BRAF یکی از تارگت‌های اصلی درمان است، زیرا غالباً در سرطان‌های انسانی جهش‌یافته است. علاوه بر این، در 7٪ از تمام سرطان‌ها، جهش در ژن BRAF منجر به بیش‌فعال شدن مسیر MAP کیناز می‌شود. شایع‌ترین جهش BRAF، از بین بیش از 30 جهش آن، V600E است.
جهش BRAFV600Eباعث 500 برابر شدنِ فعالیت BRAF نسبت به نوع وحشی آن می‌شود. چندین مهارکننده برای BRAFV600Eساخته‌شده است. سورافنیب یک مهارکننده مولتی‌کینازی است که BRAF و EGFR را مهار می‌کند و برای درمان برخی از سرطان‌ها، مانند کارسینوم پیشرفته سلول‌های کلیه، کارسینوم سلول‌های کبدی و کارسینوم پیشرفته تیروئیدِ مقاوم به یُد رادیواکتیو توسط FDA امریکا تائید شده است.
در سال 2011، وِمورافنیب (Zelboraf1) که مهارکننده اختصاصی BRAF است توسط FDA برای ملانوم متاستاتیک تائید شده و برای سرطان‌های کولورکتال و تیروئید تحت بررسی قرار دارد.
ازآنجاکه تقریباً 50٪ جهش‌های BRAF دارای جهش V600E هستند، وِمورافنیب به علت مهار اختصاصی BRAFV600E، یک داروی ضد ملانوما و ضد متاستاز است. درمان با مهارکننده‌های BRAF ممکن است منجر به ایجاد مقاومت به دارو شود و کاربرد آن‌ها را محدود کند.
ملانومای متاستاتیک می‌تواند با ایجاد مکانیسم‌های مقاومت، باعث فرار سلول‌های سرطانی از دسترس سیستم ایمنی شود. جهش‌های ژنتیکی نیز ممکن است انباشته شوند و مسیرهای سیگنالیگ جایگزین مانند مسیر PI3K / AKT / mTOR را فعال کنند.
اکثر بیماران مصرف‌کننده وِمورافنیب درنهایت به آن مقاوم می‌شوند. در صورت مهار BRAF، CRAF باعث القای مسیرهای سیگنالینگ جایگزین مانند مسیر PI3K / Akt / mTOR می‌شود؛ بنابراین برای تحقیقات سرطان، شناسایی سایر مهارکننده‌های BRAF که به‌عنوان مهارکننده‌های دوگانه BRAF / CRAF عمل می‌کنند بسیار مهم است.
در این مطالعه، به‌منظور پیش‌بینی ترکیبات مؤثر، ترکیباتی که ازنظر ساختاری شبیه به بربرین هستند موردبررسی قرار گرفتند. هدف از این مطالعه یافتن مهارکننده‌های جایگزینِ سورافنیب و وِمورافنیب برای BRAF با همان اثربخشی و خواص درمانی با سمیت کمتر است.
اهداف این مطالعه شامل موارد زیر است: 1- شناسایی BBR و تارگت های BRAF آن. 2- شناسایی آنالوگ‌های بهینه بربرین که CRAF را شدیداً مهار می‌کنند. 3- تائید مشتقات بهینه BBR توسط شبیه‌سازی دینامیک مولکولی.
 
بحث

در 7٪ از تمام سرطان‌ها، 66٪ از ملانوم ها و 12٪ سرطان‌های کولورکتال جهش‌های BRAF تشخیص داده‌شده است.
به همین ترتیب، FDA مهارکننده‌های BRAF را برای درمان سرطان تائید کرده است. بااین‌حال، BRAF می‌تواند به‌طور متناوب CRAF را فعال کند که این امر باعث ایجاد مقاومت به مهارکننده‌های BRAF می‌شود.
در این مطالعه برای اولین بار، فعالیت ضد BRAF بربرین را بررسی کردیم و نشان دادیم که بربرین به‌عنوان بخشی از فعالیت‌های ضد سرطانی خود BRAF را مورد هدف قرار می‌دهد.
RAF کیناز در بالادست مسیر MAP کیناز، پایین‌دست گیرنده‌های تیروزین کینازی (RTK) (مانند EGFR و Her2) و RAS قرار دارد. RTK و RAS در 90٪ موارد سرطان پانكراس، 30٪ سرطان‌های پستان، بیش از 50٪ کارسینوماها، 30٪ از سرطان‌های لوکمی میلوئیدی حاد، 30٪ سرطان‌های كبد، 55٪ سرطان‌های تیروئید فولیکولار، 60٪ سرطان‌های پاپیلاری غیراختصاصی، 35٪ آدنوکارسینوم ریه و 10٪ سرطان کلیه جهش‌یافته‌اند.
مهارکننده‌های قوی RAF می‌توانند به‌طور قابل‌توجهی سیگنال‌هایی را که توسط RTK و RAS بیش‌فعال ایجادشده، مهار کنند.

این مقاله توسط دکتر پرهام جبارزاده، مدیر آکادمی سرطان منتشر شده و اصل این مقاله را از اینجا دانلود کنید

بربرین مسیر MAPK / ERK / RAF را که در بسیاری سرطان‌ها بر تکثیر سلولی تأثیر می‌گذارد، تضعیف می‌کند. علاوه بر این، در مطالعات in vitro و in silico نشان داده‌شده که بربرین باعث کاهش سطح ERK و p38 MAPK می‌شود و سیگنالینگ BRAF / ERK را در سلول‌های ملانوما متوقف می‌کند.
در مطالعه حاضر، ما پیش‌بینی کردیم که BRAF و CRAF تارگت های فرعی بربرین هستند که ERK / p38 که گیرنده‌ فسفات، واقع در پایین‌دست BRAF است را تحت تأثیر قرار می‌دهند، زیرا بربرین به جایگاهی متصل می‌شود که ATP به آن وصل می‌شود.
ازآنجایی‌که بربرین سمی است، شناسایی مهارکننده‌های جدید BRAF با سمیت کمتر اهمیت زیادی برای درمان سرطان دارد. موقعیت 13 بربرین نقش مهمی در کاهش فعالیت مسیر MAPK بازی می‌کند. HWY 289 و HWY 336 دو مشتق بربرین هستند که در موقعیت 13 شاخه آروماتیک دارند و با مهار آبشار MAPK، مانع از تکثیر سلولی در مخمر Schizosaccharomyces pombe می‌شوند.
حداقل غلظت مهاری HWY 289 و HWY 336 به ترتیب 29.52μM  و 11.83μM است.
برخلاف بربرین که به‌طور کامل مانع از تکثیر گونه S.pombe وحشی نمی‌شود، HWY 289 و HWY 336 کاملاً تکثیر این مخمر را مهار می‌کنند. پس از داکینگ صدها مشتق بربرین که از پایگاه داده PubChem گردآوری شدند، BBR-10 را با افزودن [4-(trifluoromethyl) methyl benzene] به جایگاه 13 تولید کردیم.
پس از داکینگ BBR-10 در مقابل کریستال BRAF، BBR-10 به جایگاه فعال BRAF با میانگین Ki= 0.269μM متصل می‌شود درحالی‌که Ki بربرین 0.832μM بود، یعنی سه برابر BBR-10. این نتایج BBR-10 را به‌عنوان یکی از مشتقات بربرین برای مهار BRAF معرفی کرد.
رابطه ساختار-فعالیت (SAR) نشان داد که جایگزین کردن گروه متوکسیل در موقعیت 9 با یک استر می‌تواند به‌طور قابل‌توجهی فعالیت ضد توموری بربرین را افزایش دهد. علاوه بر BBR-10، یک گروه تری‌فلووروبنزل را به گروه متوکسیلی واقع در موقعیت 9 (BBR-9) و 10 (BBR-7) اضافه کردیم.
ساختار تری‌فلووروبنزل مشابه بخش فعال سورافنیب است. نتایج داکینگ BBR-7 و BBR-9 در مقابل کینازهای BRAF و CRAF نشان داد که
آن‌ها هر دو مؤثرتر از BBR-10 هستند.
به‌این‌ترتیب BBR-9 با Ki =0.155 μM به BRAF و Ki =0.265μM به CRAF متصل می‌شود. همچنین ممکن است BBR-9 به‌عنوان یک مهارکننده RAF دوگانه مؤثر باشد.
اثرات مستقیم مشتقات بربرین بر روی BRAF و CRAF هنوز گزارش نشده است، اما ما در اینجا برای اولین بار، سه نوع سیکلوپروتوبربرین را به‌عنوان ترکیبات مهارکننده RAF کیناز اعلام می‌کنیم.

منبع:

Kaboli PJ, Ismail P*, Ling KH (2018) Molecular Modeling, Dynamics Simulations, and Binding Efficiency of Berberine Derivatives: A New Group of RAF Inhibitors for Cancer Treatment. PLoS ONE; 13(3): e0193941. doi:10.1371/journal.pone.0193941

دانلود مقاله

برچسب ها: cancer, bbr, berberine, melanoma, skin cancer

درباره نویسنده

رویا مختاریان

رویا مختاریان

اینجانب فوق لیسانس بیوتکنولوژی میکروبی هستم. موضوع پایان نامه من درمورد ارتباط هلیکو باکتر پیلوری با افراد مبتلا به سرطان معده بوده است.
مطالب من

0 نظرات

مشاوره مستقیم با ما

لینک به این مرکز

لینک به این مرکز

آمار وب سایت