Insight into the structural mechanism for PKBα allosteric inhibition by molecular dynamics simulations and free energy calculations

变构调节 化学 蛋白激酶B 分子动力学 蛋白激酶结构域 结合位点 生物物理学 绑定域 立体化学 生物化学 计算化学 信号转导 生物 突变体 基因
作者
Shifeng Chen,Yang Cao,Shuang Han,Jianzhong Chen
出处
期刊:Journal of Molecular Graphics & Modelling [Elsevier BV]
卷期号:48: 36-46 被引量:7
标识
DOI:10.1016/j.jmgm.2013.12.002
摘要

Protein kinase B (PKB/Akt) is an attractive target for the treatment of tumor. Unlike PKB's ATP-competitive inhibitors, its allosteric inhibitors can maintain PKB's inactive state via its binding in a pocket between PH domain and kinase domain, which specifically inhibit PKB by preventing the phosphorylations of Thr308 and Ser473. In the present studies, MD simulations were performed on three allosteric inhibitors with different inhibitory potencies (IC50) to investigate the interaction modes between the inhibitors and PKBα. MM/GB(PB)SA were further applied to calculate the binding free energies of these inhibitors binding to PKBα. The computed binding free energies were consistent with the ranking of their experimental bioactivities. The key residues of PKBα interacting with the allosteric inhibitor were further discussed by analyzing the different interaction modes of these three inhibitors binding to PKBα and by calculating binding free energy contributions of corresponding residues around the binding pocket. The structural requirements were then summarized for the allosteric inhibitor binding to PKBα. A possible structural mechanism of PKBα inhibition induced by the binding of allosteric inhibitor was formulated. The current studies indicate that there should be an optimum balance between the van der Waals and total electrostatic interactions for further designing of PKBα allosteric inhibitors.
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