基因编码非天然氨基酸研究酪氨酸激酶的调控机制

Tyrosine kinase is closely related to the occurrence of disease and the disorder of its activity is the major cause of many diseases. Tyrosine kinase has become an important target for therapeutic drug design. Nowadays, the design of therapeutic drug mainly bases on the recognition of different kinase active states. The activity of tyrosine kinase is primarily regulated by the tyrosine phosphorylation of activation loop. Therefore, elucidating tyrosine kinase activity by the tyrosine phosphorylation of activation loop is very important for us to gain insight into the regulatory mechanism of tyrosine kinase activity, and to design new therapeutic drugs based on its active states.. In this study, the genetically encoded tyrosine derivatives will be incorporated into specific site of tyrosine kinase by using orthogonal tRNA/synthetase pairs. The regulation of tyrosine kinase activity by the tyrosine phosphorylation of activation loop and the comformation change of kinase-drug interaction will be investigated by protein crystallography and 19F nuclear magnetic resonance. It will provide us a powerful new means for the understanding of the regulatory mechanism of tyrosine kinase activity and the design of new therapeutic drugs.

酪氨酸激酶与疾病的发生紧密相关，其活性的失调是导致许多疾病发生的主要原因。酪氨酸激酶已成为设计疾病治疗药物的重要靶标。目前针对酪氨酸激酶的药物设计主要基于对其不同活性状态的识别以达到疾病治疗的目的。酪氨酸激酶的活性状态主要由活性中心酪氨酸的磷酸化状态调节。因此研究酪氨酸激酶活性中心酪氨酸磷酸化对激酶活性的调节对于我们深入理解酪氨酸激酶的调控机制以及基于其活性状态设计新的疾病治疗药物具有十分重要的意义。. 本研究将用基因编码多种磷酸酪氨酸衍生物及氟代酪氨酸插入到酪氨酸激酶的活性中心，利用蛋白质晶体结构及19F核磁共振等方法研究酪氨酸激酶活性中心酪氨酸磷酸化对酪氨酸激酶活性的调控。我们还将研究酪氨酸激酶不同活性状态与药物结合的构象变化。这将为我们深入理解酪氨酸激酶活性的调控机制以及基于酪氨酸激酶活性状态设计新的疾病治疗药物提供新的手段。

酪氨酸激酶与疾病的发生紧密相关。酪氨酸激酶在GPCR信号转导通路中扮演着十分重要的角色。目前GPCR信号蛋白Arrestin采取何种构象与上下游信号分子（例如Src）相互作用进而发挥多种生物学功能还不是十分清楚。因此研究Arrestin与上下游信号转导分子相互作用的构象变化对于我们深入理解GPCR信号转导的调控机制以及基于Arrestin构象状态设计新的疾病治疗药物具有十分重要的意义。. 在本项目的资助下，我们成功利用基因编码19F标记的非天氨基酸插入到Arrestin的不同位点，利用19F核磁共振检测Arrestin与上下游信号分子相互作用的动态构象变化，进而解析了GPCR如何利用少量的效应蛋白行使多种多样细胞功能的问题。这将为我们深入理解GPCR信号转导的调控机制以及基于GPCR信号通路分子构象变化设计新的疾病治疗药物提供新的手段。本项目阶段性成果在Angew. Chem. Intl. Ed，Nat Commun和Chembiochem等杂志上发表文章3篇，并申请中国专利1项。.