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为探究新型抗癌疗法,研究人员对芒果苷和水飞宾抑制 HER2 和 EGFR 活性展开研究,发现其潜力,意义重大。
在当今医学领域,乳腺癌如同高悬在女性健康头顶的达摩克利斯之剑,时刻威胁着女性的生命。尽管现代医学在乳腺癌的诊断和治疗方面取得了一定进展,但那些高风险的基因突变却让乳腺癌变得极为棘手。这些突变使得癌细胞对现有的治疗手段产生高度耐药性,患者的预后情况也不容乐观,仿佛陷入了治疗的泥沼。因此,寻找全新的治疗策略迫在眉睫。
在此背景下,来自墨西哥国立理工大学等机构的研究人员,将目光聚焦在了两种植物来源的天然化合物 —— 芒果苷(Mangiferin)和水飞宾(Silybin)上。此前研究发现,这两种物质展现出了令人期待的抗癌活性,然而它们与野生型及突变型人表皮生长因子受体 2(HER2)和表皮生长因子受体(EGFR)的结合情况却尚不明确。于是,研究人员开展了一项极具意义的研究,旨在探究芒果苷和水飞宾对 HER2 和 EGFR 的抑制活性,该研究成果发表在《Scientific Reports》上。
为了深入剖析这两种化合物的作用机制,研究人员采用了多种先进的技术方法。首先是分子对接技术,它如同精准的 “锁匠”,帮助研究人员找到化合物与受体结合的最佳位置;接着利用密度泛函理论(DFT),从电子层面分析化合物的反应活性;分子动力学(MD)模拟则像一台微观的 “摄像机”,记录下化合物与受体结合后的动态变化过程;最后通过细胞活力测定实验,在实际的 HER2 阳性乳腺癌细胞系中检验化合物的抑制效果。
研究结果丰富且具有重要价值。在模拟系统稳定性方面,受体 - 配体复合物在 40 - 80 ns 表现出稳定的 RMSD 和 Rg 振荡,为后续分析奠定基础。RMSF 分析发现,野生型和突变型 EGFR、HER2 - 配体系统的高迁移区域各有特点。例如,野生型和突变型 EGFR - 配体系统的高迁移区域包括 N 端区域、连接 β - 折叠 7 和 α - 螺旋 4 的环等;野生型和突变型 HER2 - 配体系统的高迁移区域集中在 C 端区域等。
分子动力学模拟 EGFR - 配体相互作用显示,芒果苷、水飞宾和吉非替尼(gefitinib)与 EGFR 结合时,分别通过约 18 - 19 个氨基酸残基稳定相互作用,且芒果苷和水飞宾形成的氢键比吉非替尼更多。以 EGFR 与芒果苷结合为例,芒果苷与 Thr790、Gln791、Asp800、Thr854 和 Asp855 形成氢键。同样,在与 HER2 的相互作用中,三种化合物也通过不同数量的氨基酸残基稳定结合,芒果苷和水飞宾同样形成了较多氢键。
通过 MMGBSA 方法计算 ΔGbind 发现,所有系统的结合在热力学上都是有利的。非极性贡献引导着复合物的结合,虽然芒果苷和水飞宾对 EGFR 和 HER2 及其突变体有较好亲和力,但吉非替尼的亲和力更高。不过,芒果苷和水飞宾与野生型受体结合的亲和力和与突变型受体结合的亲和力相近,显示出在 ATP 结合位点更高的稳定性。
DFT 分析从电子性质角度揭示了化合物的特点。吉非替尼的 HOMO 和 LUMO 能量水平最高,具有最强的电子捐赠和接受能力,但其 HOMO - LUMO 能隙最小,反应活性高但相互作用稳定性低。而芒果苷和水飞宾的能隙较大,反应活性较低,与突变型 EGFR 和 HER2 结合时更稳定。
细胞实验结果表明,芒果苷和水飞宾能够抑制 BT - 474 和 SK - BR - 3 这两种 HER2 阳性乳腺癌细胞系的增殖,不过它们的活性低于吉非替尼。
综合研究结论和讨论部分,MMGBSA 计算表明芒果苷和水飞宾与野生型和突变型 EGFR、HER2 都有良好的结合亲和力,在 ATP 结合位点比吉非替尼更稳定。RMSF 分析显示 EGFR 和 HER2 的突变会降低结构灵活性,但芒果苷和水飞宾仍能维持稳定相互作用,展现出作为双 EGFR/HER2 抑制剂的潜力。尽管它们对乳腺癌细胞的抑制活性低于吉非替尼,但这项基于结构的分析为天然化合物在乳腺癌治疗中作为 EGFR/HER2 抑制剂的研究提供了宝贵的见解,为后续开发新型抗癌疗法指明了方向,有望推动乳腺癌治疗领域取得新的突破。