Прогнозування сайтів ліганд-залежної модуляції активності протеїнкіназ родини MAST

  • П. А. Карпов ДУ «Інститут харчової біотехнології та геноміки НАН України», Україна, 04123, м. Київ, вул. Байди-Вишневецького, 2а https://orcid.org/0000-0002-6876-642X
  • А. О. Стешенко ДУ «Інститут харчової біотехнології та геноміки НАН України», Україна, 04123, м. Київ, вул. Байди-Вишневецького, 2а; ННЦ «Інститут біології та медицини» Київського національного університету імені Тараса Шевченка
  • С. П. Ожерєдов ДУ «Інститут харчової біотехнології та геноміки НАН України», Україна, 04123, м. Київ, вул. Байди-Вишневецького, 2а https://orcid.org/0000-0003-4710-0706
  • Я. Б. Блюм ДУ «Інститут харчової біотехнології та геноміки НАН України», Україна, 04123, м. Київ, вул. Байди-Вишневецького, 2а https://orcid.org/0000-0001-7078-7548
DOI: https://doi.org/10.7124/FEEO.v35.1677
Ключові слова: родина MAST, протеїнкінази, інгібітори, ліганди, сайти зв’язування

Анотація

Мета. Ідентифікація сайтів зв'язування лігандів, що можуть забезпечити індивідуальний вплив на окремих представників протеїнкіназ родини MAST (MAST1, 2, 3, 4 і MASTL / GWL). Методи. Аналіз літературних джерел та баз даних. Порівняяльний аналіз структур білків, лігандів та їх комплексів. Результати. Структурне вирівнювання довело значну подібність каталітичних доменів протеїнкіназ MAST1, 2, 3, 4 і MASTL (GWL) людини. Це дозволило визначити перспективні сайти зв’язування лігандів на поверхні протеїнкіназ MAST людини за допомогою референсних лігандів, що були перенесені із PDB-структур. Досліджено кишені 13 відомих і спрогнозованих сайтів зв’язування речовин, визначених за допомогою лігандів, перенесених зі структур RCSB Protein Data Bank. Досліджено варіації амінокислотного складу зазначених сайтів у протеїнкіназ родини MAST. Висновки. Визначені відмінності в амінокислотному складі досліджених кишень протеїнкіназ MAST1, 2, 3, 4 та MASTL (GWL) людини дозволяють позначити сайти B, C, D, E, F як перспективні для подальшого дослідження з метою визначення інгібіторів, що будуть селективні на рівні окремих протеїнкіназ родини MAST.

Посилання

Rumpf M., Pautz S., Drebes B., Herberg F. W., Müller H. J. Microtubule-associated serine/threonine (MAST) kinases in development and disease. Int. J. Mol. Sci. 2023. Vol. 24 (15). P. 11913. doi: 10.3390/ijms241511913.

Karpov P. A., Nadezhdina E. S., Yemets A. I., Matusov V. G., Nyporko A. Y., Shashina N. Y., Blume Y. B. Bioinformatic search of plant microtubule-and cell cycle related serine-threonine protein kinases. BMC Genomics. 2010. Vol. 11 (Suppl 1). S14. doi: 10.1186/1471-2164-11-S1-S14.

Laufkötter O., Hu H., Miljković F., Bajorath J. Structure- and similarity-based survey of allosteric kinase inhibitors, activators, and closely related compounds. J. Med. Chem. 2022. Vol. 65 (2). P. 922–934. doi: 10.1021/acs.jmedchem.0c02076.

Tripathy R., Leca I., van Dijk T., Weiss J., van Bon B. W., Sergaki M. C., Gstrein T., Breuss M., Tian G., Bahi-Buisson N., et al. Mutations in MAST1 cause mega-corpus-callosum syndrome with cerebellar hypoplasia and cortical malformations. Neuron. 2018 Vol. 100 (6). P. 1354–1368. e5. doi: 10.1016/j.neuron.2018.10.044.

Zaru R., Magrane M., Orchard S. UniProt Consortium. Challenges in the annotation of pseudoenzymes in databases: the Uni-ProtKB approach. FEBS J. 2020. Vol. 287 (19). P. 4114-4127. doi: 10.1111/febs.15100.

Xu Q., Yin S., Yao Y., Li X., Song B., Yang Y., Liu Y., Chen R., Li J., Ma T., Meng X., Huang C., Li J. MAST3 modulates the inflammatory response and proliferation of fibroblast-like synoviocytes in rheumatoid arthritis. Int. Immunopharmacol. 2019. Vol. 105900. doi: 10.1016/j.intimp.2019.105900.

Lee S. J., Kim K. H., Lee D. J., Kim P., Park J., Kim S. J., Jung H. S. MAST4 controls cell cycle in spermatogonial stem cells. Cell Prolif. 2023. Vol. 56 (4). e13390. doi: 10.1111/cpr.13390.

Zhang X., Xiao N., Cao Y., Peng Y., Lian A., Chen Y., Wang P., Gu W., Xiao B., Yu J., Wang H., Shu L. De novo variants in MAST4 related to neurodevelopmental disorders with developmental delay and infantile spasms: Genotype-phenotype association. Front. Mol. Neurosci. 2023. Vol. 16. P. 1097553. doi: 10.3389/fnmol.2023.1097553.

Voets E., Wolthuis R.M. MASTL is the human orthologue of Greatwall kinase that facilitates mitotic entry, anaphase and cytokinesis. Cell Cycle. 2010. Vol. 9 (17). P. 3591–601. doi: 10.4161/cc.9.17.12832.

Coudert E., Gehant S., de Castro E., Pozzato M., Baratin D., Neto T., Sigrist C. J. A., Redaschi N., Bridge A. UniProt Consortium. Annotation of biologically relevant ligands in UniProtKB using ChEBI. Bioinformatics. 2023. Vol.3 9 (1). doi: 10.1093/bioinformatics/btac793.

Cramer P. AlphaFold2 and the future of structural biology. Nat. Struct. Mol. Biol. 2021. Vol. 28 (9). P. 704–705. doi: 10.1038/s41594-021-00650-1.

Engel M. The PIF Pocket of AGC Kinases: A target site for allosteric modulators and protein–protein interaction inhibitors. In: Methods and Principles in Medicinal Chemistry. Mannhold R., Kubinyi H., Folkers G., Eds. 2013. P. 187–223. doi: 10.1002/9783527648207.ch9.

Liu Y., Gray N.S. Rational design of inhibitors that bind to inactive kinase conformations. Nat. Chem. Biol. 2006. Vol. 2 (7). P. 358–364. doi: 10.1038/nchembio799.

Han S., Czerwinski R. M., Caspers N. L., Limburg D. C., Ding W., Wang H., Ohren J. F., Rajamohan F., McLellan T. J., Unwalla R. et al. Selectively targeting an inactive conformation of interleukin-2-inducible T-cell kinase by allosteric inhibitors. Biochem. J. 2014. Vol. 460 (2). P. 211–222. doi: 10.1042/BJ20131139.

Kufareva I., Bestgen B., Brear P., Prudent R., Laudet B., Moucadel V., Ettaoussi M., Sautel C.F., Krimm I. et al. Discovery of holoenzyme-disrupting chemicals as substrate-selective CK2 inhibitors. Sci. Rep. 2019. Vol. 9 (1). P. 15893. doi: 10.1038/s41598-019-52141-5.