Perbandingan Afinitas Pengikatan Quizartinib dan Gilteritinib terhadap Protein Mutan FLT3-Y842C pada Resistensi Acute Myeloid Leukemia (AML) Berdasarkan Molecular Docking

ABSTRAK

Leukemia mieloid akut atau acute myeloid leukemia (AML) merupakan salah satu jenis kanker darah akibat kelainan genetik yang mengganggu sistem hematopoiesis darah pada lini sel mieloid. Salah satu skema pengobatan untuk AML saat ini adalah terapi bertarget untuk menarget mutasi penggerak seperti mutasi pada protein Fms like Tyrosine Kinase 3 (FLT3). Akan tetapi, pengobatan AML menghadapi tantangan resistensi akibat kemunculan mutasi sekunder FLT3. Salah satu mutasi tersebut adalah substitusi Y842C yang menyebabkan resistensi terhadap pengobatan obat AML yakni inhibitor tirosin kinase tipe II seperti quizartinib. Penelitian ini bertujuan membandingkan afinitas pengikatan quizartinib dan gilteritinib terhadap protein mutan FLT3-Y842C secara in silico. Simulasi penambatan molekuler dengan metode rigid docking dilakukan menggunakan perangkat lunak AutoDock4. Model struktur 3D protein diperoleh dari struktur kristal FLT3 (PDB ID: 4XUF). Pemodelan loop menggunakan MODELLER, mutagenesis in silico Y842C menggunakan PyMOL, dan minimisasi energi menggunakan Swiss-PdbViewer untuk struktur protein. Hasil penambatan molekuler menunjukkan penurunan afinitas pengikatan pada kedua ligan terhadap pada protein mutan FLT3-Y842C dibandingkan dengan FLT3-WT. Kompleks mutan FLT3-Y842C dengan quizartinib memiliki afinitas lebih tinggi (ΔGbind = 12,34 kkal/mol dan Ki = 0,9 nM) daripada gilteritinib (ΔGbind = -8,57 kkal/mol dan Ki = 522,9 nM). Afinitas yang lebih tinggi menunjukkan bahwa quizartinib memiliki pose penambatan yang lebih kompatibel dengan struktur protein PDB ID: 4XUF. Namun, kompleks FLT3-Y842C + quizartinib kehilangan interaksi polar dengan residu Asp829 yang menunjukkan bahwa terjadi perubahan orientasi pengikatan quizartinib akibat pergeseran konformasi secara alosterik akibat mutasi Y842C. Sebaliknya, gilteritinib tetap mempertahankan jaringan interaksi karena sifatnya sebagai inhibitor tipe I yang fleksibel terhadap konformasi aktif (DFG-in). Studi lebih lanjut untuk mengonfirmasi prediksi in silico diperlukan untuk mengkaji afinitas pengikatan secara eksperimental.

ABSTRACT

Acute myeloid leukemia (AML) is a type of blood cancer caused by genetic disorder that disrupt the hematopoietic system in the myeloid cell line. One of the current treatment schemes for AML is targeted therapy to target driver mutation such as mutations in the Fms-like Tyrosine Kinase 3 (FLT3) protein. However, AML treatment faces resistance because the emergence of secondary FLT3 mutations. One such mutation is the Y842C substitution that causes resistance to AML drug treatment, namely type II tyrosine kinase inhibitors such as quizartinib. This study aims to compare the binding affinity of quizartinib and gilteritinib to the FLT3-Y842C mutant protein in silico. Molecular docking simulations using the rigid docking method were performed using AutoDock4 software. The 3D protein structure model was obtained from the FLT3 crystal structure (PDB ID: 4XUF). Loop modeling using MODELLER, in silico mutagenesis of Y842C using PyMOL, and energy minimization using Swiss-PdbViewer for protein structure. Molecular docking results showed a decrease in binding affinity of both ligands to the FLT3 Y842C mutant protein compared to FLT3-WT. The complex of the FLT3-Y842C mutant with quizartinib had a higher affinity (ΔGbind = -12.34 kcal/mol and Ki = 0.9 nM) compared to gilteritinib (ΔGbind = -8.57 kcal/mol and Ki = 522.9 nM). The higher affinity indicates that quizartinib has a docking pose that is more compatible with the protein structure PDB ID: 4XUF. However, the FLT3-Y842C + quizartinib complex lost its polar interaction with the Asp829 residue, indicating that there was a change in the binding orientation of quizartinib due to an allosteric conformational shift due to the Y842C mutation. In contrast, gilteritinib maintains a network of interactions due to its nature as a flexible type I inhibitor with respect to the active conformation (DFG-in). Further studies to confirm the in silico predictions are needed to assess the binding affinity experimentally.

الملخص

ابيضاااض الدم النخاعي الحاد (هو ال الج ال وجه الذي يستادف الطفراا AML للدم في ساللة الخاليا النخاعية. أحد بروتوكوالا ال الج الحالية لااا AML . مع ذلك، يواجه عالج Fms-3 (FLT3) ال حركة، مثج الطفراا في بروتين كينام التيرومين الشااابيه باااااااا الذي يلسااابب Y842C . إحدى هذه الطفراا هي اساااتبدا FLT3 تحدياا ال قاومة بسااابب راور طفراا ُانوية في الادوايي، وتحاديادًا مثبطااا كيناام التيرومين من النوع الثااني مثاج كويزارتينياب. تاادف هاذه AML مقااوماة ل الج الطاافر باسااااتخادام ال حااكا FLT3-Y842C الدراسااااة إلى مقاارنة ألفاة ارتبااط كويزارتينياب وجيلتيريتينياب ببروتين . تع AutoDock4 الحاساااوبية. أ لجريح محاكا االلتحام الجزيئي باساااتخدام طريقة االلتحام الاااالب بواساااطة برنام (م رف بناك بياانااا البروتين FLT3 الحاااااو على ن وذج البنياة ُالُياة الب ااد للبروتين من البنياة البلورياة لااااااااا 4 XUF تع اسااااتخادام برناام .) MODELLER لن اذجاة الحلقااا، وبرناام PyMOL إلجراء طفراا محااكاالتقلياج الطاا اة لبنياة البروتين. أرارا نتااي االلتحاام Swiss-PdbViewer ، وبرناام Y842C حااسااااوبياة للطفر . FLT3-WT الطاافر مقاارناة ً ببروتين FLT3-Y842C الجزيئي انخفاارااااا ً ا في ألفاة ارتبااط كال الرابطين ببروتين كيلو كاالوريممو ΔGbind = -12.34 الطاافر مع ال ويزارتينياب ألفاة ارتبااط أعلى ( FLT3-Y842C أرار م قاد نانومتر). تشااير Ki = 522.9 كيلو كالوريممو و ΔGbind = -8.57 نانومتر) من الجيلتيريتينيب ( Ki = 0.9 و ألفاة االرتبااط العلى إلى أ ال ويزارتينياب يتخاذ وراااا ياة التحاام أكثر توافقا ً ا مع بنياة البروتين (م رف ااعاد بياانااا ، م اا Asp829 ياب تفااعلاه القطبي مع بقااياا + كويزارتين FLT3-Y842C ). مع ذلاك، فقاد م قاد XUF 4 البروتينااا . في Y842C يشااااير إلى حادوي تفيير في اتجااه ارتبااط كويزارتينياب نتيجاة ً لتحو بنيوي فراني ناات عن طفر ال قابج، يحافظ جيلتيريتينيب على شاب ة من التفاعالا نررً ا لطبي ته ك ثب مر من النوع الو بالنسابة للبنية النشاطة ( DFG-in)