ガウス加速分子動力学シミュレーションを使用したノーリシンキナーゼ1を使用して、アロステリック阻害剤誘発性の不活性状態を特徴づける

with-no-lysine（WNK）キナーゼは、血圧と体液の恒常性を制御する上で重要な役割を果たします。その結果、WNK1は高血圧を治療するための潜在的な標的と見なされます。ただし、ヒトアイソフォームWNK1/2/3/4の高度に保存されたATP結合ポケットは、競合阻害剤を設計する上で計り知れない課題をもたらします。対照的に、非保存部位に結合するアロステリック阻害剤は、有望なアプローチを提供します。アロステリック阻害剤がWNK1で不活性状態をどのように誘導するかをよりよく理解するために、自由エネルギーの計算と構造分析とともに、APOおよび複雑なシステムの1μsガウス加速分子動力学シミュレーション（GAMD）を実行しました。我々の結果は、主要な構造的変動が活性化ループとαCヘリックスから得られることを示しています。我々の研究は、非アクティブな状態が、N末端のn末端に消失した短いヘリックスで再配置されるn-lobeとc-lobe、αc-helixの外向きの動き、αc-helixの外向きの動き、歪んだ歪んだαc-helix、および拡張活性化ループによって特徴付けられることを示唆しています。αCヘリックスの外向きの動きは、Glu268とR348の間のソルトブリッジを破壊し、キナーゼドメインを非アクティブにします。全体として、私たちの研究は、阻害剤誘発性アロステリックメカニズムに関する詳細な洞察を提供し、高血圧の治療のためにWNK1に対する特定のアロステリック阻害剤を設計するのに役立つ可能性があります。

The With-No-Lysine (WNK) kinase plays a significant role in controlling blood pressure and body fluid homeostasis. Consequently, WNK1 is considered a potential target for treating hypertension. However, the highly conserved ATP-binding pocket in human isoforms WNK1/2/3/4 poses an immense challenge in designing competitive inhibitors. In contrast, allosteric inhibitors that bind to a non-conserved site provide a promising approach. To better understand how the allosteric inhibitors induce an inactive state in WNK1, we have performed 1 μs long Gaussian accelerated molecular dynamics simulations (GaMD) of the apo and complex systems along with free energy calculations and structural analyses. Our results indicate that major structural variations come from the activation loop and αC-helix. Our studies suggest that the inactive state is characterized by an open catalytic cleft between the N- and C-lobe, outward movement of the αC-helix, open P-loop, distorted αC-helix, and an extended activation loop that rearranges with a vanished short helix in its N-terminal. The outward movement of the αC-helix breaks the salt-bridge between Glu268 and R348 and renders the kinase domain inactive. Overall, our study provides detailed insights into the inhibitor-induced allosteric mechanisms and may help design specific allosteric inhibitors against WNK1 for treating hypertension.