专利名称：胰岛素受体α-链以及胰岛素样生长因子受体α-链的C末端区域的结构的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及胰岛素受体(IR)以及胰岛素样生长因子1受体(IGF-IR)的胰岛素结合位点的结构研究。更具体地说，本发明涉及包括顶α-链的C末端区域以及 IGF-IR的相应的区域的顶外结构域的低亲和性胰岛素结合位点的晶体结构，并且涉及使用该晶体以及相关结构信息来筛选并且设计与顶和/或IGF-IR相互作用或对其功能进行调节的化合物的方法。
背景技术：
胰岛素受体(IR)以及它的同源物1型胰岛素样生长因子1受体(IGF-IR)是酪氨酸激酶受体家族的紧密相关的成员并且是由若干结构域构成的大的跨膜糖蛋白二聚体。胰岛素受体(IR)的重要作用在于通过肌肉和脂肪摄入和代谢葡萄糖。小鼠敲除研究也已经显示顶在脂肪形成、新生血管形成、肝葡萄糖合成的调节以及葡萄糖诱导的胰腺胰岛素分泌中是重要的(Kitamura et al，2003)。顶信号在脑中也是重要的，涉及调节食物摄入、外周脂肪沉积以及生殖内分泌轴并且涉及学习和记忆(Wada et al.，2005)。异常的顶信号牵涉多种疾病，包括I型和II型糖尿病、痴呆以及癌。IR作为两种剪接变异体同种型IR-A和IR-B而存在，这两个同种型对应地缺乏或包含由外显子11编码的12个氨基酸。较长的变异体，IR-B，是负责发出代谢应答信号的同种型。相对地，IR-A主要地发出促有丝分裂应答的信号，在一些癌中是优先表达的同种型 (Denley et al.，2003)，并且能够以高亲和性结合胰岛素样生长因子2 (IGF-II) (Denley et al.，2004)。IR的序列与IGF-IR的序列是高度同源的，表明这两种受体的三维结构极可能是接近类似的。成熟的人顶和IGF-IR分子各自是包括两个α-链和两个链的同型二聚体，这些α-和β-链是通过在弗林蛋白酶切割位点处在残基720-723(IR-A，以成熟的N末端残基编号为1来编号)或707-710 (IGF-IR)处进行翻译后切割而产生的。顶和IGF-IR 的结构性组织已经被广泛地评论(Adams et al. ,2000 ；De Meyts and ffhittaker, 2002 ； Ward et al.，2003 ；Lawrence et al.，2007 ；Ward and Lawrence，2009)。这些受体的序列关系以及结构域组织示于
图1中。每个顶或IGF-IR单体的细胞外部分包含(顺序地从N-末端至C-末端)一个富含亮氨酸的重复单位结构域(Li)、一个富含半胱氨酸的区域(CR)以及一个第二富含亮氨酸的重复单位结构域(L2)，紧接着是三个III型纤连蛋白结构域0^111-1、FnI11-2以及而111-3)。该而111_2结构域包含约120个残基的一个大的插入结构域(ΙΙ))(α-β切割位点位于其中)。在细胞内，每个单体包含由两个调节区域侧翼的一个酪氨酸激酶催化结构域，这两个调节区域包含用于信号分子的磷酸酪氨酸结合位点。每个α-链通过残基 Cys647 与 Cys860 (Sparrow et al.，1997)(在 IR 的情况下)和 / 或 Cys633_Cys849 (在 IGF-IR的情况下)之间的一个二硫键连接到它的配偶体β -链上。顶和IGF-IR两者的 α链是在两个位置上通过二硫键来交联的。第一个是在交联到相对的单体中它的对应物上的 ^ΙΙΙ-l结构域中的Cys5M(IR)或Cys514(IGF-IR)处，并且第二个涉及交联到相对的单体中它们的对应物上的每个i nIII-2结构域的插入区域中残基Cys682、Cys683以及 Cys685(IR)或 Cys669、Cys670 以及 Cys672 (IGF-1R)中的一项或多项(Sparrow et al.， 1997)。IR以及IGF-IR的结构域展示高的(47% -67% )氨基酸序列一致性，表明三维结构的高度保守性。IGF-1R(L1-CR-L2)的第一个三个结构域的晶体结构已经被确定(Garrett et al. ,1998)并且显示这些L结构域由一个单链的右手β -螺旋(β链的一种螺旋安排) 组成，而富含半胱氨酸的区域包括八个相关的二硫键模块。IR(L1-CR-L2)的第一个三个结构域的晶体结构也已经被确定(W007/147213，Lou et al.，2006)并且与预测的一样是紧密地类似于它的IGF-IR对应物。顶和IGF-IR的紧密的结构相似性的其他证据来自下面各项(i)电子显微镜分析(Tulloch et al.，1999)，(ii)杂交受体(一个顶单体二硫键键连到一个IGF-IR单体上的异二聚体)自然存在于并且被通常发现于表达这两种受体的组织中的事实(Bailyes et al.，1997)，以及(iii)可以构建来自一个受体的多肽的全结构域或较小片段被来自其他受体的相应结构域或序列替换的受体嵌合体的事实(回顾见于Adams et al. ，2000)。用于胰岛素结合的目前模型提出在基态下该顶同型二聚体包含每个单体上的两个完全相同的配对的结合位点(称为位点1和位点2) (De Meyts and ffhittaker, 2002 ； Schaffer, 1994 ；De Meyts, 1994 ；De Meyts, 2004 ；Kiselyov et al. ,2009) 胰岛素结合到一个α-亚基上的一个低亲和性位点(位点1)上紧接着是该结合的胰岛素与该第二顶 α-亚基的一个不同区域(位点幻之间的一个第二结合事件。这两个α-亚基之间的这种配体介导的桥接产生了高亲和态，该高亲和态导致了信号转导。相对地，没有被栓系在其 C末端上的可溶性顶外结构域不能产生这种高亲和性受体-配体复合物。该可溶性顶外结构域能够同时在其两个位点1上结合两个分子的胰岛素，但仅具有低亲和性(Adams et al.，2000)。IGF-I或IGF-II结合到IGF-1R上的模型与刚刚对于胰岛素结合到顶上所说明的是相同的并且涉及IGF-I (或IGF-II)结合到一个初始低亲和性位点(位点1)上并且随后交联到相对的单体的一个第二位点(位点2、上从而形成该高亲和性位点(如对于顶所说明的)。然而，在这两个系统中描述这些事件的动力学参数的数值有一些不同(Surinya et al.，2008 ；Kiselyov et al.，2009)。虽然在结构上是类似的，IGF-IR和顶发挥不同的生理功能。IGF-IR被表达于除了肝之外几乎所有正常的成人组织中，它本身是IGF-I生产的主要位点(Buttel et al., 1999)。在IGF-I或IGF-II结合到IGF-IR上之后(包括Src以及Ras)紧接着激活了多种信号通路，以及多种下游通路，例如MAP激酶级联以及ΡΠΚ/ΑΚΤ轴(Chow et al. ,1998) 0IR 主要涉及代谢功能，而IGF-IR介导生长和分化。于此一致的是，IGF-I的切除(即在IGF-I 敲除小鼠中)导致胚胎生长缺陷、出生后生长受损、以及不育。此外，IGF-IR敲除小鼠仅具有45%正常大小并且在出生时死于呼吸衰竭(Liu et al.，1993)。然而，胰岛素和IGF-I 两者可以诱导促有丝分裂作用和代谢作用两者。使用电镜技术已经进行了顶以及胰岛素与顶的相互作用的多种非结晶学3-D 结构分析(Luo et al. , 1999 ；Ottensmeyer et al. ,2000,2001 ；Yip and Ottensmeyer, 2001)。然而，由于得到的低分辨率信息(> 20埃)，这些研究的结论已经被质疑(De Meytsand ffhittaker,2002)。以前已经提出了顶的外结构域的晶体结构(TO 07/147213,McKern et al.，2006 ； Lou et al.，2006)，并且已经阐明了一些潜在的配体AR相互作用，特别地是顶Ll的表面上的低亲和性位点的部分。然而，该顶Ll结构域表面上的模糊的电子密度的一个区域不能被分辨(W0 07/147213，McKern et al.，2006)。因此，在本领域中对于更加完全地分辨 IR以及IGF-IR两者的结构从而阐明所有潜在的配体/受体相互作用存在一种需求。这个信息可能提供针对对于顶以及IGF-IR激动剂/拮抗剂开发所必需的顶以及IGF-IR两者的作用机制的更加完整的理解。发明概述本发明诸位发明人已经确定了人顶的低亲和性胰岛素结合位点的晶体结构。具体地是，已经确定了包括胰岛素受体α -链的C-末端区域的人顶外结构域的低亲和性胰岛素结合位点的晶体结构。这个结构允许第一次看到了完整的低亲和性胰岛素受体结合位点区域，该区域控制胰岛素初始结合以及随后的导致信号转导的高亲和性胰岛素-IR复合物的形成。该结构第一次显示其中该胰岛素受体α-链的C-末端区域与该受体的第一富含亮氨酸的重复单位(Li)结构域相结合从而形成该完整的低亲和性胰岛素结合位点的方式。该结构还第一次提供了直接深入了解所谓的位点1胰岛素模拟肽结合到该胰岛素受体的低亲和性结合位点上的方式并且还为设计与顶的低亲和性胰岛素结合位点相互作用的胰岛素模拟肽提供了一个基础。通过类比，所提出的结构信息还指示了涉及胰岛素生长因子(IGF)结合的紧密相关的IGF-IR中的相应区域。在开发有效且安全的疗法中鉴别仅对于顶或IGF-IR之一具有高度特异性的分子结构是重要的。例如，作为胰岛素激动剂开发的分子应当具有很小的或没有IGF-I活性从而避免IGF-I的促有丝分裂活性以及促进肿瘤生长的可能性。因此，确定顶和IGF-IR的哪个区域具有足够的差别来提供针对它们对应的配体或针对治疗分子(例如化学实体或生物试剂)的选择性是重要的并且具有显著进展。类似地，可以认为能够鉴别出模拟胰岛素和/或IGF-I的活性结合区域并且赋予选择性的激动剂或拮抗剂活性的分子结构的能力还将协助并且推进新药的开发。为了辅助设计顶和/或IGF-IR的激动剂/拮抗剂，本发明诸位发明人已经使用包含该胰岛素受体α-链的C端区域(附件I)的人顶外结构域的结构来将该胰岛素受体 α -链的C端区域的一个模型放到IGF-IR外结构域(附件II)的3D结构中。本发明的诸位发明人还已经使用这些模型来将该IGF-IR α -链的C端区域的一个模型放到顶外结构域以及IGF-IR外结构域(对应地，附件III和IV)的3D结构中。本发明的诸位发明人使用所有这些结构来将一个胰岛素模拟肽(S519C16)的一个模型放到顶以及IGF-IR(对应地附件V和VI)的结合位点中。具有附件II至VI中坐标的这些模型是相对于附件I中发现的原子坐标来定向的，并且可以用于与附件I的原子坐标相结合来设计结合到顶的胰岛素结合位点上的一种化合物和/或结合到IGF-IR的IGF结合位点上的一种化合物。就通过结合来自附件I至附件VI的坐标子集来定义结构而言，可以通过多种方法 (例如从各集合组装全结构域的组合，从其中来自一个结构的坐标和对应的氨基酸序列被转置到另一个之上的各集合组装全结构域的组合，使用其他集合的相应坐标来将一个晶体的较少分辨的区域精细化)来实现这类组合。
因此，本发明提供了一种鉴别、设计或筛选一种化合物的方法，该化合物能够潜在地与胰岛素受体(IR)和/或胰岛素样生长因子-1受体(IGF-IR)相互作用，该方法包括基于该化合物与一种结构的相互作用对一种化合物进行基于结构的鉴别、设计或筛选，该结构是由附件I至VI中一项或多项的原子坐标、或它们至少表示顶的α-链的C末端区域、 IGF-IR的α -链的C-末端区域、或顶和/或IGF-1R的α -链的C-末端区域的一种模拟物的一项或多项的原子坐标的一个子集定义的。在一个实施方案中，该方法包括鉴别、设计或筛选一种化合物，该化合物与下面各项的三维结构相互作用(inR的低亲和性胰岛素结合位点，该结构是由附件I、III以及V 的一项或多项中所示的原子坐标定义的，和/或(ii) IGF-IR的低亲和性胰岛素样生长因子 (IGF)结合位点，该结构是由附件II、IV以及VI的一项或多项中所示的原子坐标定义的， 其中该化合物与该结构的相互作用在能量上是有利的。在另一个实施方案中，该方法进一步包括合成或得到一种鉴别的或设计的候选化合物并且确定该候选化合物与顶和/或IGF-IR相互作用的能力。在一个进一步的实施方案中，这些原子坐标定义了针对胰岛素的顶的低亲和性结合位点，和/或针对IGF的IGF-IR的低亲和性结合位点的一个或多个区域，包括顶的 α -链C末端区域，IGF-IR的α -链C末端区域，或顶和/或IGF-1R的α -链C末端区域的一种模拟物。在一个特别优选的实施方案中，IR的α -链的C末端区域包括顶α -链(SEQ ID NO: 13)的氨基酸693至710。在另一个优选的实施方案中，定义了顶的低亲和性胰岛素结合位点的这些原子坐标进一步包括顶外结构域的富含亮氨酸的重复单位I(Ll)的结构域和/或富含半胱氨酸(CR)的结构域。在又另一个优选实施方案中，这些原子坐标定义了该Ll结构域的中心β-折叠的分子表面的多个部分以及该第二富含亮氨酸的重复单位(LRR)的分子表面的多个部分，该第二富含亮氨酸的重复包含Wie39和/或该Ll结构域的第四LRR横档(rung)中的环。在又另一个优选实施方案中，这些原子坐标定义了顶的CR结构域的模块6。在另一个实施方案中，这些原子坐标进一步定义了选自顶氨基酸残基1-156、 157-310,594以及794的一个或多个氨基酸序列。在一个优选的实施方案中，选自顶氨基酸残基1-156的该一个或多个氨基酸包括选自 Argl4、Asnl5、Gln34、Leu36、Leu37、Phe39、Pro43、Phe46、Leu62、Phe64、Leu87、Phe88、 Phe89、Asn90、Phe96、Glu97、Argll8、Glul20 以及 Hisl44 的至少一个氨基酸。在另一个实施方案中，选自顶氨基酸残基157-310的该一个或多个氨基酸包括选自192-310、227-303以及259484的至少一个氨基酸序列。以前已经报道了 IGF-IR的外结构域的第一个三个结构域的晶体结构(W099/(^8347)。随后报道了顶的外结构域的第一个三个结构域的晶体结构 (W007/147213)，使得第一次能够在紧密关联的IGF-IR以及顶中直接比较控制配体的特异性的区域。然而，不能阐明完整的低亲和性胰岛素结合位点的结构(即包括该受体α-链的 C端区域在内)。如业内人士所应当清楚的，在此在顶外结构域完整的胰岛素结合位点的结构、形状以及取向上提出的发现可以被转置到IGF-IR外结构域的IGF结合位点的结构、形状以及取向上。本发明能够鉴别顶外结构域的胰岛素结合位点的之前未识别的区域。通过类比， 本发明还鉴别出IGF-IR中的等效区域，前体条件是这两个受体中结构域的结构组织是有效地相同的。本发明已经鉴别出涉及胰岛素结合并且涉及介导随后的导致了信号转导的高亲和性胰岛素-IR复合物的形成的顶的关键区域。再一次，对于业内人士而言应当清楚的是这些发现可以被转置到IGF-IR上。因此在鉴别和/或设计结合到IGF-IR的低亲和性IGF结合位点上的化合物中，本发明也是有用的。在一个实施方案中，定义了 IGF的IGF-IR的低亲和性结合位点的一个或多个区域的原子坐标包括IGF-IR的α-链的C端区域。在一个优选的实施方案中，IGF-1R的α-链的C末端区域包括IGF-IR α -链(SEQ ID NO 15)的氨基酸681至697。在另一个实施方案中，定义了 IGF-IR的低亲和性IGF结合位点的这些原子坐标进一步包括IGF-IR外结构域的Ll结构域和/或CR结构域。在一个优选的实施方案中，这些原子坐标定义了该Ll结构域的中心β-折叠，和 /或包含％r35的第二 LRR的部分、和/或该Ll结构域的第四LRR横档中的环。在另一个优选实施方案中，这些原子坐标定义了 IGF-IR的CR结构域的模块6。在一个实施方案中JR和/或IGF-IR的α-链的C端区域的模拟物是S519C16(SEQ ID NO 18)。在进一步的实施方案中，在顶或IGF-IR的低亲和性结合位点的形成中该化合物替代顶的α -链的C-末端区域和/或IGF-IR的α -链的C-末端区域。这类化合物可以作为这些受体的激动剂或拮抗剂之一起作用。在这个实施方案的一个替代方案中，在该化合物的存在下，胰岛素和/或IGF-IR结合顶和/或IGF-IR的低亲和性结合位点。在这个实施方案的另一个替代方案中，在该化合物的存在下，胰岛素和/或IGF-IR不结合顶和/ 或IGF-IR的低亲和性结合位点，或已经减少结合到其上。在另一个实施方案中，作为基于结构的评估的一个结果，用于与顶和/或IGF-IR 相互作用的候选化合物被化学修饰。在一个进一步的实施方案中，该化学修饰被设计为下面两项之一i)降低该候选化合物结合到顶上的可能性，同时保持结合到IGF-IR上；或ii)降低该候选化合物结合到IGF-IR上的可能性，同时保持结合到顶上。候选化合物或使用本发明的一种方法鉴别或设计的化合物可以是任何适合的化合物，包括自然发生的化合物、重新设计的化合物、文库产生的化合物(化学地或重组地产生的)、模拟物等，并且包括有机化合物、新化学实体、抗体、除了基于抗体的分子(非免疫球蛋白)之外的结合蛋白，包括例如蛋白支架，例如脂质运载蛋白、设计的锚蛋白重复序列蛋白(DARPins，Mumpp et al. ,2007)以及蛋白A结构域(回顾见于Binz et al, 2005)、avimer (Silverman et al.，2005)、以及其他新的生物实体，例如核酸适体(回顾见 T Ulrich,2006)。对于改善顶和/或IGF-IR的低亲和性结合位点的已知配体的特性而言，本发明也是有用的。例如，可以针对顶外结构域的胰岛素结合位点或由附件I的原子坐标定义的顶外结构域的胰岛素结合位点的一个区域、或它们的一部分的3D结构来筛选现有顶或IGF-IR低亲和性结合位点配体(任选地利用附件II至VI中给出的使用原子坐标来进一步细化对能量上与顶相互作用的可能性的筛选和/或评估)，以及由能量上与顶的胰岛素结合位点相互作用的可能性构成的一种评估。因此，本发明还提供了一种重新设计一种化合物的方法，该化合物已知结合到顶和/或IGF-IR上，该方法包括基于该化合物与一种结构的相互作用对该化合物进行基于结构的评估，该结构是由附件I至VI中一项或多项的原子坐标、或它们的至少表示顶的 α -链的C末端区域、IGF-IR的α -链的C-末端区域、或顶和/或IGF-1R的α -链的 C-末端区域的一种模拟物的一项或多项的原子坐标的一个子集定义的，并且根据该评估结果对该化合物进行重新设计或化学修饰。在一个实施方案中，已知结合到顶和/或IGF-IR上的化合物被重新设计或化学修饰以便(i)改进结合到顶上的亲和性，和/或(ii)降低结合到IGF-IR上的亲和性。在另一个实施方案中，已知结合到顶和/或IGF-IR上的化合物被重新设计或化学修饰以便(i)改进结合到IGF-IR上的亲和性，和/或(ii)降低结合到顶上的亲和性。当针对结合到顶或IGF-IR的胰岛素结合位点上的选择性筛选潜在的配体或化合物时，重要的是注意这些区域的顶和IGF-IR的外结构域的低亲和性结合位点之间3D结构中的差异。在此鉴别并且说明这类区域。具体地，重要的是注意这些区域的在胰岛素结合到受体中被鉴定为是潜在重要的差异。因此，在一个进一步实施方案中，该化合物被重新设计或修饰从而由于顶的 α -链的C末端区域以及IGF-IR的α -链的C末端区域处或附近的顶与IGF-1R之间的结构差别降低了对顶或IGF-IR亲和性。本发明还提供了一种计算机系统，该系统用于鉴别可以潜在地与顶和/或IGF-IR 相互作用的一种或多种化合物，该系统包含表示下面各项结构的数据(iHR的低亲和性胰岛素结合位点，该结构是由附件I、III以及V的一项或多项中所示的原子坐标定义的； (ii) IGF-IR的低亲和性IGF结合位点，该结构是由附件II、IV以及VI的一项或多项中所示的原子坐标定义的；和/或(iii) IR的α-链的C端区域、IGF-IR的α-链C端区域、或顶和/或IGF-IR的α -链的C端区域的一种模拟物，该结构是由附件I至VI的一项或多项中所示的原子坐标的一个子集定义的。在另一个方面，本发明提供了一种计算机可读取介质，该介质将表示一个模型和/ 或如附件I至VI的一项或多项中所示原子坐标，或它们的至少表示下面各项的一项或多项的原子坐标的一个子集的数据记录在其上i)顶的α -链的C-末端区域；ii) IGF-IR的α -链的C-末端区域；和/或iii)当(i)至(iii)中任何一项与IR和/或IGF-IR结合时，IR和/或IGF-1R 的α-链的C-末端区域的一个模拟物。还提供了附件I至VI的一项或多项中所示的坐标的一个集合，或它们的至少表示下面各项的一项或多项的原子坐标的一个子集i)顶的α -链的C-末端区域；ii) IGF-IR的α -链的C-末端区域；和/或iii)当i)至iii)中任何一项与IR和/或IGF-IR结合时，IR和/或IGF-1R的α -链的C-末端区域的一个模拟物。可以使用顶和/或IGF-IR α -链的C端区域的三维结构来开发对于药物设计和 /或计算机上筛选与顶和/或IGF-IR相互作用和/或对其进行调节的候选药物有用的模型。其他物理化学特征也可以用于开发模型，例如结合、静电等。总体上，术语“计算机上”是指在计算机存储器中(即在硅或其他类似芯片上)生成。另外说明“计算机上”是指“虚拟的”。当在此使用时，术语“计算机上”是意指基于使用计算机模型而不是体外或体内实验的筛选方法。因此，本发明还提供了一种鉴别化合物的计算机辅助方法，该化合物潜在地与顶和/或IGF-IR相互作用，该方法包括将具有下面各项的结构拟合到一种候选化合物的结构中(iHR的低亲和性胰岛素结合位点，该结构是由附件Ι、ΙΙΙ以及V的一项或多项中所示的原子坐标定义的；(ii) IGF-IR的低亲和性IGF结合位点，该结构是由附件II、IV以及VI 的一项或多项中所示的原子坐标定义的；和/或(iii) IR的α -链的C端区域、IGF-IR的 α -链C端区域、或顶和/或IGF-IR的α -链的C端区域的一种模拟物，该结构是由附件 I至VI的一项或多项中所示的原子坐标的一个子集定义的。本发明还提供了一种计算机辅助方法，该方法使用包括一个处理器的一种编程的计算机用于鉴别能够与顶和/或IGF-IR相互作用的化合物，该方法包括如下步骤使用多种计算机方法产生一种结构的一组原子坐标，该结构具有与下面各项的原子坐标能量上有利的相互作用(iHR的低亲和性胰岛素结合位点，该结构是由附件Ι、ΙΙΙ以及V的一项或多项中所示的原子坐标定义的；(ii) IGF-IR的低亲和性IGF结合位点，该结构是由附件II、 IV以及VI的一项或多项中所示的原子坐标定义的；和/或(iii) IR的α -链的C端区域、 IGF-IR的α-链的C端区域、或顶和/或IGF-IR的α -链的C端区域的一种模拟物，该结构是由附件I至VI的一项或多项中所示的原子坐标的一个子集定义的，这些坐标被输入计算机中由此产生一个标准数据集；(b)使用该处理器将该标准数据集与化学结构的一个计算机数据库进行比较；(c)使用多种计算机方法从该数据库中选择与该标准数据集的一个区域互补或类似的化学结构；并且任选地，(d)将选定的与该标准数据集的一个区域互补或类似的化学结构输出到一个输出设备上。本发明进一步提供了一种计算机辅助方法，该方法使用包括一个处理器的一种编程的计算机用于鉴别顶和/或IGF-IR的潜在模拟物，该方法包括如下步骤(a)从下面各项的一组原子坐标中产生一个标准数据集(iHR的低亲和性胰岛素结合位点，该结构是由附件I、III以及V的一项或多项中所示的原子坐标定义的；(ii) IGF-IR的低亲和性IGF 结合位点，该结构是由附件II、IV以及VI的一项或多项中所示的原子坐标定义的；和/或 (iii) IR的α-链的C端区域、IGF-IR的α -链的C端区域、或顶和/或IGF-1R的α-链的C端区域的一种模拟物，该结构是由附件I至VI的一项或多项中所示的原子坐标的一个子集定义的，这些坐标被输入计算机中；(b) (i)使用该处理器将该标准数据集与储存在一个计算机数据存储系统中的化学结构的一个计算机数据库进行比较；并且使用多种计算机方法从该数据库中选择具有结构上类似于该标准数据集的一个区域的化学结构；或(ii) 使用多种计算机方法构建具有结构上类似于该标准数据集的一个区域的化学结构的模型， 并且任选地，(C)将下面各项输出到一个输出设备上(i)从步骤(b) (i)中选定的化学结构，这些结构具有类似于该标准数据集的一个区域；或(ii)从步骤(b) (ii)构建的模型。
本发明进一步提供了一种用于对化合物与顶和/或IGF-IR相互作用的能力进行评估的方法，该方法包括如下步骤(a)使用多个原子坐标使用多种计算手段来进行该化合物与顶外结构域上胰岛素的低亲和性结合位点，和/或IGF-IR外结构域上IGF的低亲和性结合位点的计算机模型的结合表面之间的一个拟合操作，其中这些原子坐标与附件 I至VI的一项或多项的原子坐标或它们的至少表示链的C末端区域、IGF-IR的 a -链的的C-末端区域、或顶和/或IGF-IR的a -链的C-末端区域的一个模拟物的一项或多项的原子坐标的一个子集之间的均方根差是不大于1. 5 A;并且(b)对拟合操作的结果进行分析从而对该化合物与该结合表面模型之间的结合进行定量。本发明还提供了一种使用分子置换法来得到关于具有未知结构的分子或分子复合物的结构信息的方法，包括以下步骤(i)产生结晶分子或分子复合物的X射线衍射图案；并且(ii)将附件I至VI的一项或多项的原子坐标，或它们的至少表示顶的a -链的 C末端区域、IGF-IR的α-链的C-末端区域、或顶和/或IGF-IR的α-链的C-末端区域的一个模拟物的一项或多项的原子坐标的一个子集应用到该X射线衍射图案上从而产生结构未知的分子或分子复合物的至少一个区域的一个三维电子密度图。本发明提供了一种化合物，该化合物结合到使用本发明的方法设计、重新设计或修饰的顶和/或IGF-IR外结构域上。优选地这类化合物具有小于10_5M的对于顶和/或 IGF-IR的亲和性(Kd)。在一个特别优选的实施方案中，该化合物结合到顶的低亲和性结合位点上和/或IGF-IR的低亲和性结合位点上。本发明还提供了它的一种分离的肽或模拟物，该分离的肽或模拟物结合顶的Ll 结构域和/或IGF-IR的Ll结构域，该肽包括(i)如SEQ ID NO: 13或SEQ ID NO: 15中提供的一种氨基酸序列；(ii) 一种氨基酸序列，该氨基酸序列与SEQ ID NO 13和/或SEQ ID NO 15是至少50%—致，更优选地至少80%—致，更优选地至少90%—致，更优选地至少95% —致；或(iii)i)或ii)的一个片段，该片段结合顶的Ll结构域和/或IGF-IR的 Ll结构域，其中该肽具有一种螺旋结构。进一步提供了对分离的肽或它的模拟物进行编码的一种分离的多核苷酸，连同包含所述多核苷酸的一种载体以及包含所述载体的一种宿主细胞。本发明还提供了一种组合物，该组合物包括本发明的一种化合物、本发明的一种肽或模拟物、和/或本发明的一种多核苷酸、以及任选地一种可接受的载体或稀释剂，更优选地一种药学上可接受的载体或稀释剂。本发明进一步提供了用于预防或治疗与异常顶和/或IGF-IR作用和/或信号相关的疾病的一种方法，该方法包括向对其有需要的受试者施用本发明的一种化合物、本发明的一种肽或模拟物、和/或本发明的一种多核苷酸。本发明还提供了本发明的一种化合物、本发明的一种肽或模拟物、和/或本发明的一种多核苷酸用于制造治疗受试者体内与异常顶和/或IGF-IR作用和/或信号相关疾病的药物的用途。与异常顶和/或IGF-IR作用和/或信号相关的疾病的实例包括但不限于肥胖症、 I型和II型糖尿病、心血管疾患、骨质疏松症、痴呆以及癌。在制造药物中本发明的实施方案还旨在包括多个制造步骤，例如将该化合物(例如一种肽)结合到一种药物组合物中。
贯穿本说明书，当适当时将优选的方面以及实施方案单独地或结合地使用到已作必要的修正的其他方面和实施方案中(无论是否如此清楚地说明)。现在参考下面实例将进一步说明本发明，这些实例仅是说明性的并且不是限制性的。附图简要说明一些图形包含彩色的说明或实体。当要求时这些图形的彩色版本可以从专利权人或者从适当的专利局得到。如果从专利局得到的话可能会收费。图1 显示了人胰岛素受体(IR，外显子11-同种型)和人IGFl受体(IGF-1R)的外结构域的序列比对。这些序列之间保守的残基通过垂直条带来指示并且潜在的N-连接的糖基化位点通过阴影来指示。二硫键来通过该对比上的方括号来指示。序列来源是 IR(Ullrich et al.，1985)，人 1 型 IGF 受体(Ullrich et al.，1986)。图2.下面各项滴定的ITC曲线(a) IR典型α CT肽相对于IR485，(b) IGF-IR典型α CT肽相对于IR485，以及(c) IR典型α CT. 714Α肽相对于IR485。图3.下面各项滴定的ITC曲线(a) ZFP-胰岛素相对于用10倍摩尔比的顶典型 α CT肽预先复合的IR485，(b) ZFP-胰岛素相对于用10倍摩尔比的IGF-IR典型α CT肽预先复合的IR485，(c) IGF-IR相对于用10倍摩尔比的顶典型α CT肽预先复合的IR485，以及(d) IGF-IR相对于用10倍摩尔比的IGF-IR典型α CT肽预先复合的IR485。图4.下面各项滴定的ITC曲线(a) S519C16相对于IR485，(b) S519C16相对于用 10倍摩尔比的IR典型α CT肽预先复合的IR485，(c) S519N20相对于IR485，以及(d)S519 相对于IR485。图5.从下面各项的样品中得到的动态光散射体积分布曲线(a) IR485在6mg/ml 下，(b) IR485在0. 5mg/ml下，(c) IR485在6mg/ml下加上3-倍摩尔比的一种IR α CT肽， (d) IR485在6mg/ml下加上3-倍摩尔比的一种顶典型α CT肽以及2-倍摩尔比的一种 ZFP-胰岛素。图6.包括顶的α-链的C-末端区域的顶外结构域的晶体结构。(a)与顶残基693-710的最终模型重叠的负B-因子增强的(F。-F。)单子密度；(b) IR残基693-710 (黄色为主链，绿色为碳，非粗体标号)与Ll-β 2的表面(粉红色为主链，蓝绿色为碳，粗体标号)之间相互作用的详细情况；(cHR和IGF-IR的α-链与该S519C16肽的C-末端区域的序列比对(Meriting et al.，2009)。阴影区域显示这三个序列之间的保守部分，并且加框的区域显示被预测在构象中是螺旋的区段(Meriting et al.，2009)。图7.结合到从顶外结构域(包括残基693-710在内)的晶体结构产生的 IGF-IR(附件II)的Ll结构域上的顶α -链的C-末端区域的模型结构。对应的Ll结构域的主链被显示为一个橙色螺旋，与相应的结合肽相互作用的Ll结构域内这些残基的侧链是用绿色碳原子、红色氧原子以及蓝色氮原子来显示的，并且该结合肽螺旋的主链被显示为一个蓝色螺旋。选定的与该Ll结构域相互作用的肽残基是用蓝绿色碳原子、红色氧原子以及蓝色氮原子来显示的。剩余的肽残基，这些残基具有更多限制的或没有与该Ll结构域相互作用，是仅通过它们的α-碳原子(显示为包埋在该肽螺旋中的球体)来表示的，其中为了清楚的目的将这些残基中其他原子省略掉。为了清楚的目的，将位于顶α-链的 C-末端区域中的残基加下划线。
图8.结合到IR(附件III)的Ll结构域上的IGF-1R α -链的C-末端区域的模型结构。颜色和形式如上面对于图7所述。图9.结合到IGF-IR(附件IV)的Ll结构域上的IGF-1R α -链的C-末端区域的模型结构。颜色和形式如上面对于图7所述。图10.结合到IR(附件V)的Ll结构域上的S519C16肽的模型结构。颜色和形式如上面对于图7所述。图11.结合到IGF_1R(附件VI)的Ll结构域上的S519C16肽的模型结构。颜色和形式如上面对于图7所述。图12.对于包含下面相应突变的N-端生物素酰化的α CT肽698-719相对于胰岛素迷你受体IR485滴定得到的样品等温滴定量热曲线(A)野生型、(B)T704Y、(C)R702W、 (D)R702Y、(E) T704W 以及(F) R702Y/T704W。序列表的说明SEQ ID NO 成熟的人胰岛素受体外结构域的氨基酸序列(同种型A)。SEQ ID NO :2_成熟的人胰岛素受体外结构域的氨基酸序列(同种型B)。SEQ ID NO :3_小鼠胰岛素受体的氨基酸序列。SEQ ID NO :4_猕猴胰岛素受体的氨基酸序列(预测的)。SEQ ID NO :5_牛胰岛素受体的氨基酸序列(预测的)。SEQ ID NO :6_成熟的人胰岛素样生长因子受体1 (IGF-1R)外结构域的氨基酸序列。SEQ ID NO -J-小鼠胰岛素样生长因子受体1 (IGF-1R)的氨基酸序列。SEQ ID NO :8_猕猴胰岛素样生长因子受体1 (IGF-1R)的氨基酸序列(预测的)。SEQ ID NO :9_牛胰岛素样生长因子受体1 (IGF-1R)的氨基酸序列(预测的)。SEQ ID NO 10-IR485 的氨基酸序列。SEQ ID NO :11-人顶的典型α -链C端肽(α CT)的氨基酸序列。SEQ ID NO 12~人顶的典型α -链C端肽(‘ α CT，)的F714A突变体的氨基酸序列。SEQ ID NO :13_人顶的α -链的C端区域的氨基酸序列。SEQ ID NO 14-人IGF-1R的典型α -链C端肽(α CT)的氨基酸序列。SEQ ID NO :15_人IGF-1R的α -链的C端区域的氨基酸序列。SEQ ID NO :16_S519 肽的氨基酸序列。SEQ ID NO :17-S519N20 肽的氨基酸序列。SEQ ID NO :18_S519C16 肽的氨基酸序列。SEQ ID NO :19_FYXWF 基序。发明详细说明除非另外定义，在此使用的所有的技术的和科学的术语具有与本领域(例如，在分子生物学、生物化学、结构生物学、以及计算生物学中)中一个普通技术人员所通常理解的相同的含义。对于分子以及生物化学方法(总体上参见，Sambrook et al.，2001，以及 Ausubel et al.，1999，它们通过引用结合在此)以及化学方法而言，使用标准技术。贯穿本说明书，词语“包括”、或变体例如“包括了”或“包括着”应当理解为意指包括一个所述的元素、整数或步骤、或多个元素、整数或步骤的组，但不排除任何其他一个元素、整数或步骤、或多个元素、整数或步骤的组。IR外结构域晶体以及晶体结构基于^Δ β构建体(参见实例)本发明提供了包括IR α-链的一个C端区域的
一种晶体。如在此使用的，术语“晶体”是指一种结构(例如，一种三维的(3D)固体聚集体)， 其中这些平面以确定的角度相交，并且其中存在构成的化学种类的一种有规则的结构(例如内部结构)。术语“晶体”具体地是指一种固体实体晶形，例如一种实验性制备的晶体。根据本发明的晶体可以使用任何顶外结构域(即，包含该细胞外结构域并且缺少跨膜结构域以及细胞内酪氨酸激酶结构域的顶多肽)来制备。典型地，该细胞外结构域包括人顶的残基1至917 (成熟的受体编号)或它的等价物连同这些残基的任何翻译后修饰 (例如N-连接或0-连接的糖基化作用)一起。在一个优选的实施方案中，该顶多肽是人顶(SEQ ID NOs 1以及2)。然而，该顶多肽还可以从其他物种得到，例如其他哺乳动物、脊椎动物或无脊椎动物物种。在SEQ ID NOs 3至5中给出来自其他物种的顶多肽的实例。可以用野生型顶多肽外结构域序列或它们的变异体(包括等位基因变异体以及自然发生的突变以及基因工程的变异体)来构建晶体。典型地，这些变异体与相应的野生型顶外结构域多肽具有至少95%或98%序列一致性。任选地，顶外结构域的晶体可以包括一种或多种分子，这些分子结合到该外结构域上，或者另外地浸入该晶体中或者与顶外结构域共结晶。这类分子包括配体或小分子， 它们是旨在调节顶与它的生物靶之间相互作用的候选药物试剂。顶外结构域的晶体还可以是与该IGF受体家族的其他受体(例如IGF-1R)的一种分子复合物。该复合物还可以包括额外的分子，例如针对这些受体的配体。下面说明顶外结构域晶体的生产。在一个优选的实施方案中，包括顶α-链的C-末端片段的本发明的顶外结构域晶体具有在附件I中提出的原子坐标。如在此使用的，术语“原子坐标”或“一组坐标”是指参考一个轴线系统定义一个或多个原子的位置的一组数值。本领域普通技术人员应当清楚的是原子坐标可以被改变，而不显著地影响从中得到的模型的准确度。因此，虽然本发明提供了一种优选的原子结构的一种非常精确的定义，应当理解的是小的变更是可以想见的，并且本权利要求书旨在包括这类变更。应当理解的是，除非另外明确说明，在此对于附件I中所示的原子坐标或原子坐标的子集的任何引用应当包括当叠合在通过附件I中所示的原子坐标说明的相应的主链原子之上时，具有主链原子的均方根差不大于1. 5 A的原子坐标，优选地不大于1 Α。而且， 除非另外清楚地说明，对于附件II至VI中所示的原子坐标或原子坐标的子集的任何引用应当包括当叠合在通过附件II至VI中所示的原子坐标说明的相应的主链原子之上时，具有主链原子的均方根差原子不大于2. 5 A的原子坐标。下面定义术语两个数据集之间的“均方根差(RMSD) ”所要表达的意思。对于第一个数据集中的每个元素，计算出它与第二数据集中相应项的偏差。方差是该偏差的平方，并且均方差是所有这些方差的平均值。
均方根差是该均方差的平方根。优选的变异体是其中对于除了氢之外所有主链原子而言，与附件I中给出的这些坐标相比较，χ、y以及ζ坐标的RMSD小于1. 5 A的那些(优选地小于1 A、0. 7 A或小于 0. 3 A )。本领域普通技术人员容易理解的是这些原子坐标的3D刚体旋转和/或平移不改变所关心的分子的结构。在一个高度优选的实施方案中，该晶体具有如附件I中所示的原子坐标。本发明还提供了包括顶α-链的C末端区域或顶α-链的一个区域的顶外结构域多肽的低亲和性胰岛素结合位点的一种晶体结构。对于氨基酸4至655、693至710( “IR α -链的C-末端区域”)，以及人IR-A (成熟的受体编号；SEQ ID NO 1)的755至909而言，实验得到的原子坐标示于附件I中。然而，本领域普通技术人员应当清楚的是通过X射线晶体法确定的一组原子坐标并非没有标准差。因此，对于包含当叠合(使用主链原子)在附件I中列出的原子坐标上时具有蛋白主链原子的均方根差小于0. 75 A的顶α -链的C-末端区域的顶外结构域多肽而言，任何一组结构坐标应当被认为是完全相同的。本发明还包括与附件I中列出的原子坐标基本上一致的顶α-链的C-末端区域的原子坐标。与一组给定的原子坐标“基本上一致”的结构是其中在每个结构域中在二级结构元件中对于主链原子而言该结构的至少约50%具有RMSD小于约1. 5 A的一种结构，并且更优选地，对于每个结构域中二级结构元件中的主链原子而言小于约1. 3 Α，并且在不断优选中，对于每个结构域中二级结构元件中主链原子而言，小于约1. 0 Α、小于约0. 7 Α、小于约 0. 5 Α，并且最优选地，小于约0. 3 Α。在一个更优选的实施方案中，与一组给定的原子坐标基本上一致的结构是这样一种结构，其中至少约75%的这种结构具有列举的RMSD值，并且更优选地，至少约90%的这种结构具有列举的RMSD值，并且最优选地，约100%的这类结构具有列举的RMSD值。 在一个甚至更优选的实施方案中，上面定义的“基本上一致”可以被延伸以便包括氨基酸侧链的原子。如在此使用的，短语“普通氨基酸侧链”是指多种氨基酸侧链，这些氨基酸侧链对于与一组给定的原子坐标基本上一致的结构与实际上由这类原子坐标表示的结构两者而言是共同的。本发明还提供了包括该顶外结构域α-链跨膜残基693至710的C末端区域(SEQ ID NO 13)在附件I和II中列出的原子坐标的一个优选的子集。如在此使用的，术语IR外结构域”是指缺少顶的跨膜结构域以及细胞内酪氨酸激酶结构域的顶的细胞外结构域，典型地包括人顶的残基1至917 (成熟的IR-A受体编号)，或它们的等价物，连同这些残基的任何翻译后修饰(例如N-连接或0-连接的糖基化作用)一起。如在此使用的，术语顶的“低亲和性结合位点”是指涉及形成对于胰岛素的顶的低亲和性结合位点(也称为“位点1”)的顶的区域，包括顶α-链的C-末端区域，以及额外地顶的Ll结构域以及顶的CR结构域之一或两者。胰岛素结合到顶的低亲和性结合位点上诱导形成顶的高亲和性胰岛素结合位点以及随后的信号转导。如在此使用的，术语顶α-链的“C末端区域”是指如在SEQ ID Ν0:13中给出的人顶α-链的同种型A(IR-A)的氨基酸693-710，其中根据人顶(SEQ ID NO 1)的成熟的同种型A进行编码。然而，本领域普通技术人员应当理解的是来自成熟的ID NO 2)的同种型8的顶α-链的相应区域(氨基酸693-710)可以可替代地用于本发明中。如在此使用的，术语“典型的α -链C末端肽”或“ α CT”，在顶中是指前面在文献中所述的(如对于胰岛素结合是重要的(Kurose et al. ,1994 ；Kristensen et al，2002)， 并且包括如SEQ ID NO: 11中给出的氨基酸704-719(成熟的IR-A受体编号)的顶的(末端α-链的一个区域。如在此使用的，术语“富含亮氨酸的重复单位结构域1”或“Li结构域”是指在顶中一个富含亮氨酸的结构域，该结构域包含成熟的人顶的氨基酸1-156 (SEQ ID NO :1)。 顶的Ll结构域包括一个中心β折叠，该β折叠包括选自成熟的ID NO 1)的 10-15、32-37、60-65、88-97、116-121 以及 142-147 的氨基酸。如在此使用的，术语“富含亮氨酸的重复单位结构域2”或“L2结构域”是指在顶中一个富含亮氨酸的结构域，该结构域包含成熟的人顶的氨基酸310-469 (SEQ ID NO :1)。如在此使用的，术语“该Ll结构域的第四富含亮氨酸的重复单位(LRR)横档中的环”或其变化是指在顶中一个富含亮氨酸的结构域，该结构域包含成熟的人^(SEQ ID NO 1)的氨基酸85-91。如在此使用的，术语“富含半胱氨酸的结构域”或“CR结构域”是指在顶中一个富含半胱氨酸的结构域，该结构域包含成熟的人^(SEQ ID NO 1)的氨基酸157-309。该CR 结构域包含多种不同分子。如在此使用的，术语“CR结构域的模块6”是指顶中成熟的人 IR (SEQ ID NO 1)的氨基酸 256_286。IGF-IR外结构域结构由于顶与IGF-IR之间高度的序列同源性和结构相似性，当IGF-1R α -链的C端区域与IGF-IR相结合从而形成该低亲和性IGF结合位点时，本发明还为IGF-IR α -链的C 端区域提供了一个模型。本发明提供了包括该IGF-IR外结构域α-链跨膜残基681至697 的C末端区域(SEQ ID NO 15)在附件III和IV中列出的原子坐标的一个优选的子集。如在此使用的，术语“IGF-1R外结构域”是指缺少IGF-1R的跨膜结构域以及细胞内酪氨酸激酶结构域的IGF-IR的细胞外结构域，典型地包括人IGF-IR的残基1至905 (成熟的受体编号)，或它们的等价物，连同这些残基的任何翻译后修饰(例如N-连接或0-连接的糖基化作用)一起。如在此使用的，术语IGF-IR的“低亲和性结合位点”是指涉及形成IGF的IGF-IR 的低亲和性结合位点(也称为“位点1”)的IGF-IR的区域，包括IGF-IRa-链的C-末端区域，以及额外地IGF-IR的Ll结构域以及IGF-IR的CR结构域之一或两者。IGF结合到 IGF-IR的低亲和性结合位点上诱导形成IGF-IR的高亲和性IGF结合位点以及随后的信号转导。如在此使用的，术语IGF-IR α -链的“C末端区域”是指如在SEQ ID NO 15中给出的人IGF-IR α-链的氨基酸681-697，其中根据成熟的人IGF-1R(SEQ ID NO 6)进行编码。如在此使用的，术语“典型的α-链C末端肽”或“ciCT “，在IGF-1R中是指相应于前面在文献中所述的(如对于胰岛素结合是重要的(Kurose et al. , 1994 ；Kristensenet al，2002)，并且包括如SEQ ID N0:14中给出IGF-1R的氨基酸691-706 (成熟的IGF-1R 编号)的顶的C末端α -链的IGF-IR的一个区域。如在此使用的，术语“富含亮氨酸的重复单位结构域1”或“Li结构域”是指在 IGF-IR中一个富含亮氨酸的结构域，该结构域包含成熟的人IGF-IR的氨基酸1-149 (SEQ ID NO 6)。如在此使用的，术语“富含亮氨酸的重复单位结构域2”或“L2结构域”是指在 IGF-IR中一个富含亮氨酸的结构域，该结构域包含成熟的人IGF-IR的氨基酸300-459 (SEQ ID NO 6)。如在此使用的，术语“包含kr35的第二 LRR的部分”是指在IGF-1R中成熟的人 IGF-IR(SEQ ID NO 6)的氨基酸 35-41。如在此使用的，术语“富含半胱氨酸的结构域”或“CR结构域”是指在IGF-IR 中一个富含半胱氨酸的结构域，该结构域包含成熟的人IGF-1R(SEQ ID NO :6)的氨基酸 150-299。该CR结构域包含多种不同分子。如在此使用的，术语“CR结构域的模块6”是指成熟的人IGF-IR(SEQ ID NO 6)的氨基酸M9-275。本发明的原子华标的处理应当理解的是多肽的一组原子坐标是在三维空间中定义一种形状的一组相关联的点。因此，有可能的是完全不同组的坐标可以定义类似的或完全相同的形状。而且，在单独坐标上的轻微改变将对全部形状具有较小的影响。由于对原子坐标的数学处理，可以产生坐标变更。例如，可以通过结晶学排列这些原子坐标、将这些原子坐标分成部分、整体地加上或减去这些结果坐标的集合、倒转这些原子坐标，或它们的任何组合来处理附件I中提出的原子坐标。作为替代方案，由于组成该晶体的组分的任何一项中氨基酸突变、添加、取代、和/ 或缺失，或其他变化，晶体结构变更也可能说明原子坐标的改变。使用不同的计算分析来确定是否一个分子复合物或它的一部分与上述顶的细胞外结构域的结构的全部或部分是足够类似的。能够以目前应用软件进行这类分析，例如 Sequoia (Bruns et al.，1999)。这种分子相似性程序允许不同结构、相同结构的不同构象、以及相同结构的不同部分之间进行比较。这些比较典型地包括计算所需要的最佳平移以及旋转这样使得在指定配对的等效分子上该拟合的均方根差在绝对值上是最小的。这个数量是以埃的形式给出的。因此，包括本发明的低亲和性结合位点的顶和/或IGF-IR外结构域的原子坐标包括通过整体平移和/或旋转与附件I至VI中列出的原子坐标相关联的原子坐标。因此， 上面列出的RMSD值是假定至少该结构的主链原子被最佳地叠合(这可能需要平移和/或旋转)从而实现所要求的最佳拟合，从该最佳拟合来计算该RMSD值。可以通过适当的建模计算机程序例如MODELLER (Ml i&Blundell，1993)，使用例如从下面数据中得到的信息对顶和/或IGF-IR外结构域多肽或它的与一个指定组的原子坐标基本上一致的区域的三维结构进行建模(1)人顶和/或IGF-I外结构域多肽的氨基酸序列；( 通过指定组的具有一种三维构型的原子坐标表示的蛋白的相关的一个或多个部分的氨基酸序列；以及(3)该指定的三维构型的原子坐标。还可以通过一种方法(例如下面详细说明的分子置换法)来计算与一个指定组的原子坐标基本上一致的顶和/或IGF-IR 外结构域多肽的三维结构。典型地将原子坐标加载到一个机器可读取的介质上用于随后的计算操作。因此， 模型和/或原子坐标被有利地存储在机器可读取的介质上(例如磁性或光学介质，以及随机存取或只读存储器，包括磁带、磁盘、硬盘、CD-ROM以及DVD、闪存卡或芯片、服务器以及互联网)。该机器典型地是计算机。这些原子坐标可以用于计算机中以便产生可以通过计算机显示的和/或以一种电子文件形式表示的顶和/或IGF-IR外结构域晶体的三维结构的一种表示，例如一个图像。从其中得到的这些原子坐标以及模型还可以用于多种目的，例如药物发现、生物试剂(结合蛋白)选择以及其他蛋白晶体的X射线晶体学分析。分子置换/结合包括α-链的C末端区域的(例如附件I至IV中提出的那些)IR和/或IGF-IR 的结构坐标还可以用于确定包含顶和/或IGF-IR的α -链的至少C末端区域的分子复合物的三维结构。具体地说，可以得到关于另一种结晶分子复合物的结构信息。这可以通过多种公知技术(包括分子置换)中任何一项来实现。总体而言分子置换的方法是本领域普通技术人员已知的(总体上在Brimger， 1997 ；Navaza&Saludjian, 1997 ；Tong&Rossmann, 1997 ；Bentley,1997 ；Lattman,1985 ； Rossmann, 1972 ；McCoy, 2007 中说明)。总体上，X射线衍射数据是从结晶的目标结构的晶体中收集的。该X射线衍射数据被转换以便计算帕特森函数。将结晶的目标结构的帕特森函数与从一种已知结构(在此称为搜寻结构)计算的帕特森函数进行比较。在该目标结构帕特森函数上这种搜寻结构的帕特森函数被旋转从而确定该晶体中该搜寻结构的正确的取向。然后计算平移函数来确定搜寻结构相对于晶体轴线的位置。一旦该搜寻结构已经被正确地定位在晶胞中，可以计算这些实验数据的初始相。对于计算可以从中观察到结构差异的电子密度图，以及对于细化该结构，这些相是必需的。优选地，该搜寻分子的这些结构特征(例如，氨基酸序列、保守的二硫键、以及β链或β折叠)在与该结晶的目标结构相关联的。进而，使该电子密度图经历任何公知的建模以及多种结构精修技术从而提供该未知的(即靶)结晶的分子复合物的最终的、准确结构(例如，参见Jones et al. ,1991 ； Briinger et al.，1998)。通过除了分子置换之外的多种方法得到这些相的准确值是一个耗时的过程，该过程涉及近似值和精修值的迭代循环并且显著地妨碍了晶体结构的解析。然而，当已经解析出包含至少一个同源部分的蛋白的晶体结构时，来自已知结构的相为该未知结构的相提供了一个令人满意的起始估计。与试图从头确定这类信息相比较，通过使用分子置换法，可以使用包括在此提供的(以及在附件I至IV中提出的)α-链的C末端区域的顶和/或IGF-IR的结构坐标的全部或一部分来更快速并且有效地确定结构未知的已知结晶的分子复合物的结构。在确定顶和/或IGF-IR的突变体或同源物的结构中，这种方法是特别有用的。可以通过这种方法解析与顶和/或IGF-IR的细胞外结构域的任何部分充分同源的任何结晶的分子复合物的任何部分的结构。对于解析与多种分子(例如，化学实体)共同复合的顶和/或IGF-IR的晶体结构而言，这类结构坐标也是特别有用的。例如，这种方法能够确定这些化学实体之间相互作用，以及候选的顶和/或IGF-IR激动剂或拮抗剂的相互作用的最佳位点。可以使用公知的X射线衍射技术来研究上述的所有这些复合物，并且可以使用计算机软件，例如X_PL0R(耶鲁大学，由Molecular Simulations公司分销；参见Briinger， 1996)将其针对1.5-3. 5 A分辨率X射线数据细化到R值为约0.25或更小。然后可以使用这个信息来优化已知的顶和/或IGF-IR激动剂/拮抗剂(例如抗-IR和/或抗-IF-IR 抗体)，并且更重要地，来设计新的或改进的顶和/或IGF-IR激动剂/拮抗剂。用于化合物鉴别、设计或筛诜的目标位点本发明提供的(附件I至IV)顶和/或IGF-IR的低亲和性结合位点的三维结构可以用于鉴定顶和/或IGF-IR的低亲和性胰岛素结合位点中潜在的目标结合位点(即用来鉴定涉及胰岛素和/或IGF的结合以及随后的信号转导的并且对其是重要的顶和/或 IGF-IR的低亲和性结合位点的这些区域)以及用于鉴别或设计与顶和/或IGF-IR的低亲和性结合位点相互作用的化合物的方法中(例如顶和/或IGF-IR的潜在调节剂)。本发明提供的(附件I至IV)顶和/或IGF-IR的三维结构可以用来鉴定对于结合到顶和/或IGF-IR α -链的C端区域上是重要的顶和/或IGF-IR的Ll结构域中潜在的目标结合位点(即用于鉴别涉及顶和/或IGF-IR α-链的C端区域的结合并且对其是重要的顶和/或IGF-IR的Ll结构域的那些区域)以及用于以类似于顶和/或IGF-IR α -链的C端区域的方式(例如顶和/或IGF-IR的潜在的调节剂)鉴别或设计与顶和/ 或IGF-IR的Ll结构域相互作用的化合物的方法中。IR的低亲和性结合位点是涉及胰岛素对接到受体上的顶外结构域的一个区域。 优选的低亲和性靶结合位点包括该α-链的C端区域以及来自顶外结构域的Ll结构域和 /或CR结构域的一个或多个区域。就Ll结构域而言，该靶结合位点优选地包括Ll的中心 β-折叠的分子表面的多个部分以及包含如上所述的Wie39或Ll的第四LRR横档中的环， 或优选地两者的第二富含亮氨酸的重复单位(LRR)的分子表面的部分。就CR结构域而言， 该靶结合位点优选地包括如上所述的CR结构域的模块6。作为替代方案，在顶中该低亲和性靶结合位点可以包括选自氨基酸693-710(包括顶α-链的C末端区域)的一个或多个氨基酸加上下面氨基酸序列的一项或多项(i) 氨基酸1-156 ； (ii)氨基酸157-310，以及(iii)氨基酸594以及794。就氨基酸1-156而言，该靶结合位点优选地包括选自Argl4、Asnl5、Gln34、Leu36、 Leu37、Phe39、Pro43、Phe46、Leu62、Phe64、Leu87、Phe88、Phe89、Asn90、Phe96、Glu97、 Argll8、Glul20或Hisl44的至少一个氨基酸。就氨基酸157-310而言，该靶结合位点优选地包括选自氨基酸序列192-310的至少一个氨基酸，更优选地选自序列227-303的至少一个氨基酸、又更优选地选自序列 259-284的至少一个氨基酸。就氨基酸594以及794而言，该靶结合位点优选地包括选自Asn594或Arg794的
至少一个氨基酸。在一个优选的实施方案中，范德华和/或疏水性相互作用占化合物与顶的低亲和性胰岛素结合位点之间结合能的主要部分。本发明提供的顶α -链的C端区域的三维结构还可以用来鉴别或更清楚地阐明 IGF-IR外结构域上的潜在的靶结合位点(即用来鉴别涉及IGF的结合以及信号转导并且对其是重要的IGF-IR外结构域的那些区域、或至少更准确地阐明涉及IGF的结合以及信号转导并且对其是重要的IGF-IR外结构域的那些区域)以及用于鉴别或涉及与IGF-IR外结构域的潜在的靶结合位点相互作用的化合物的方法中(例如IGF-IR的潜在的调节剂)。优选的靶结合位点是控制特异性的那些，即涉及IGF的初始低亲和性结合IGF-IR 外结构域的那些区域(即，IGF初始结合到IGF-IR上)。IGF-IR的低亲和性结合位点是涉及IGF-I结合到受体上的IGF-1R外结构域的一个区域。优选的低亲和性靶结合位点包括IGF-IR α-链的C端区域以及来自IGF-IR外结构域的Ll结构域和/或CR结构域的一个或多个区域。就Ll结构域而言，该靶结合位点优选地包括如上定义的Ll结构域的一个中心β -折叠、和/或包含kr35的该第二 LRR的部分、和/或Ll结构域的第四LRR横档中的环，或优选地所有这些。就CR结构域而言，该靶结合位点优选地包括如上所述的CR结构域的模块6。作为替代方案，该低亲和性IGF结合位点可以包括选自氨基酸681-697(包括 IGF-IR α -链的C末端区域)的一个或多个氨基酸加上选自下面氨基酸序列的一个或多个氨基酸(i)氨基酸1-149 ；以及(ii)氨基酸150498。就氨基酸1-149而言，该靶结合位点优选地包括选自氨基酸序列1-62，优选地 1-19，并且更优选地氨基酸序列23-49的至少一个氨基酸。就氨基酸150-298而言，该靶结合位点优选地包括选自氨基酸序列185198的至少一个氨基酸，更优选地选自序列 220-294的至少一个氨基酸、又更优选地选自序列252-273的至少一个氨基酸。该靶结合位点优选地包括选自 Argl0、His30、Leu32、Leu33、Leu56、Phe58、Arg59、Phe82、Tyr83、Asn84、 Tyr85、Val88、Phe90、Argll2 以及 Asnl36 的至少一个氨基酸。在一个优选的实施方案中，范德华和/或疏水性相互作用占化合物与IGF-IR的低亲和性结合位点之间结合能的主要部分。在顶和IGF-IR两者的情况下，特别是对于生物大分子(例如蛋白或适体)而言另外优选的结合位点是在空间附近的多个位点上缺乏糖基化或缺乏来自共价连接到该多肽上的聚糖的空间位阻的那些。结合IR和/或IGF-IR的化学实体的设计、选择、拟合以及评估使用多种已知的建模技术，可以使用本发明的晶体结构来生成顶和/或IGF-IR 的低亲和性结合位点的一个模型，或顶或IGF-IR的α -链的C端区域的至少一部分。如在此使用的，术语“建模”包括基于原子结构信息以及相互作用模型对分子结构和/或功能进行定量的和定性的分析。术语“建模”包括常规的基于数字的分子动力学以及能量最低化模型、交互式计算机图形模型、改良的分子力学模型、距离几何学以及其他基于结构的限制模型。分子建模技术可以被应用到顶和/或IGF-IR的低亲和性结合位点，或顶或 IGF-IR的α -链的C端区域的至少一部分、或它们的一个区域的原子坐标上从而导出3D模型的范围并且从而研究这些结合位点的结构(例如单克隆抗体、非免疫球蛋白结合蛋白以及抑制肽的结合位点)。
这些技术还可以被用于筛选或设计小的以及大的化学实体，这些化学实体能够结合顶并且调节顶与细胞外分子目标(例如胰岛素或IGF受体家族的成员，例如调节顶的异二聚能力的那些)相互作用的的能力。这种筛选可以使用一种实体3D筛选系统或一个计算筛选系统。这类建模方法将设计或选择多种化学实体，这些化学实体具有与顶和/或IGF-IR 的低亲和性结合位点，或与顶和/或IGF-IR的Ll结构域的这些区域(这些区域与顶和 /或IGF-IR的α-链的C端区域相互作用)的立体化学互补性。就“立体化学互补性”而言，我们是指该化合物或它的一部分与该受体产生充分数量的能量有利的接触从而在结合到受体方面具有自由能的净减少。这样的立体化学互补性是如通过附件I中提出的坐标列举的与沿着受体的沟排列的内部位点表面残基分子配合的一个分子的特征，任选地也使用附件II至VI中提出的坐标。就“配合”而言，是指例如经由氢键或通过非共价的范德华以及库伦相互作用(与表面或氨基)(这促进该位点内分子的去溶剂化作用)，经由这样一种方式(即在将分子保留在结合位点是能量上有利的)，这些鉴定的部分与表面残基相互作用。优选的是立体化学互补性是这样的即该化合物具有受体位点的Kd小于10_4Μ，更优选地小于10_5Μ，并且更优选地10、。在一个最优选地实施方案中，该Kd值是小于10_8Μ 并且更优选地是小于10_1。与特征为附件I至IV在和提出的位于原子坐标上的氨基酸的受体位点的形状和静电性质或化学性质互补的化学实体将可能结合到该受体上，并且当该结合是足够强时， 显著地抑制了顶和/或IGF-IR外结构域与生物靶分子例如胰岛素或IGF的相互作用。应当理解的是化学实体与受体位点之间的互补性延伸到该受体位点的所有残基之上从而抑制与顶和/或IGF-IR外结构域自然地相互作用的分子或复合物的结合是不需要的。可以使用多种方法来鉴别具有与顶和/或IGF-IR的低亲和性结合位点，或与顶和/或IGF-IR的Ll结构域的这些区域(这些区域与顶和/或IGF-IR的α -链的C端区域相互作用)立体化学互补性的化学实体。例如，该过程可以基于从机器可读取的存储介质中产生的附件I至IV中的坐标通过在计算机屏幕上对包含顶的α -链的C端区域， 或IGF-IR中等效区域的整个低亲和性胰岛素结合位点的目检来启动。作为替代方案，然后可以将选定的片段或化学实体定位在多个取向上，或以类似于如上定义的顶或IGF-IR 的α -链的C端区域的方式对接在顶和/或IGF-IR的低亲和性结合位点之内，或顶和/ 或IGF-IR的Ll结构域之内。可以使用类似方法来鉴定能够以类似于顶和/或IGF-IR的 α -链的C端区域与顶和/或IGF-IR的Ll结构域相互作用的化学实体或化合物。可以使用本领域中公知的并且可以得到的建模软件(Guida，1994)。这些包括 Discovery Studio (Accelrys 软件公司，圣地亚哥)、SYBYL (Tripos Associates 公司，密苏里州圣路易斯，1992)、Maestro ( Schrodmger LLC,波特兰)、MOE (Chemical
Computing Group公司，蒙特利尔，加拿大)。这个建模步骤可以紧接着用标准分子力学力场例如 AMBER(Weiner et al.，1984)、OPLS (Jorgensen and Tirado-Rives, 1988)以及 CHARMM(Brooks et al. , 1983)进行能量最低化。此外，存在多种更专业的计算机程序来辅助选择本发明的的结合部分的过程。
专业计算机程序还可以辅助选择片段或化学实体的过程。这些包括，尤其是1. GRID(Goodford，1985)。GRID 可以从意大利 Molecular Discovery 公司得到。2. AUT0D0CK(Goodsell&Olsen, 1990)。AUT0D0CK 可以从加利福尼亚州拉霍亚市 Scripps研究院得到。3. DOCK(Kuntz et al.，1982)。DOCK可以从加利福尼亚州旧金山市加利福尼亚大
学得到。4. GLIDE (Friesner et al，2004)。GLIDE 可以从波特兰&hr0dmger LLC 公司得到。5. GOLD (Cole et al，2005)。GOLD可以从英国剑桥市剑桥晶体学数据中心得到。—旦已经选定适当的化学实体或片段，可以将它们组装成一个单个的化合物。在一个实施方案中，可以通过对与顶和/或IGF-IR的低亲和性结合位点的结构坐标或顶或IGF-IR的α-链的C端区域与之结合的Ll的结构域相关联的在计算机屏幕上显示的三维图像上这些片段彼此之间的关系进行目检来进行组装。这紧接着是使用软件例如 Discovery Studio、Maestro、M0E或Sybyl进行手工建模。作为替代方案，可以使用标准的化学几何形状将这些片段连接到额外原子上。用于化学实体的上述评估方法能够以类似于化合物的方式来执行。帮助本领域技术人员连接单个的化学实体或片段的有用的程序包括1. CAVEAT (BartIett et al.，1989)。CAVEAT可以从加利福尼亚州伯克利市加利福尼亚大学得到。2. GANDI (Day and Caf lisch，2008)。GANDI 可以从苏黎士大学得到。还可以根据本发明使用其他分子建模技术，参见例如Cohen et al. (1990)以及 Navia&Murcko(1992)。根据本发明有两种优选的方法来设计分子，它们与顶和/或IGF-IR的低亲和性结合位点的立体化学，或顶或IGF-IR的α-链的C端区域与之结合的Ll结构域互补。该第一方法是在计算机上主要地但不排他地使用几何标准来评估具体分子与位点的拟合度将来自一个三维结构数据库的分子直接对接到靶结合位点上。在这种方法中，当一个本体 (活性位点)包含形成第二本体(互补的分子)的结合位点的“口袋”或“沟”时，通过仅考虑两个刚体的几何学(硬球)相互作用来降低自由度的内部度数的数值(以及在分子构象空间内相应的局部最小值)。可以通过使用受体的多重构象(Totrov and Abagyan, 2008)将受体UR或IGFR的柔性结合到该计算机上筛选中。能够以计算方式通过使用分子动力学模拟或类似方法从附件I至VI中列出的坐标产生该受体的多重构象。这种方法由Kuntz等人(1982)以及Ewing等人^)01)说明，其内容通过引用结合在此，它的配体设计算法是在由加利福尼亚大学董事会承销的一个商用软件包，DOCK 版本4.0中执行的，并且在由该分销商提供的一个文件中被进一步说明，该文件标题为 "Overview of the DOCK program suite”，其内容通过引用结合在此。根据Kuntz算法，IR 或IGF-IR的α -链的C端区域拟合在其中的空腔的形状被定义为一系列不同半径的重叠的球体。然后针对接近如此定义的形状的分子搜索晶体学数据的一个或多个现存数据库， 例如剑桥结构数据库系统(英国剑桥市剑桥晶体学数据中心)、由结构生物信息学研究合作组织维护的蛋白数据库(美国新泽西州罗格斯大学)、LeadQuest (密苏里州圣路易斯市Tripos Associates 公司)、Available Chemicals Directory (Symyx Technologies 公司)、 以及NCI数据库(美国国立癌症研究所)。然后可以对基于几何参数鉴别的分子进行修改以满足与化学互补性相关联的标准，例如氢键、离子相互作用以及范德华相互作用。可以使用不同的评分函数来从数据库中分类和选择最佳的分子。参见例如Bohm紹tahl(1999)。由iTripos Associates公司(密苏里州圣路易斯市)销售的软件包FlexX是可以用于这种直接对接方法的另一种程序(参见 Rarey et al. ，1996)。该第二优选方法包括对该位点内或周围样品位置处对应的化学基团(“探针”) 与该活性位点的相互作用进行一个评估，这导致了能量值的一个阵列，可以在选定的能级下从该阵列产生三维轮廓表面。这种配体设计的化学探针法例如由Goodford，(1985)来说明，其内容通过引用结合在此，并且在数种商业软件包，例如GRID(意大利Molecular Discovery公司的产品)中被执行。根据这种方法，最初通过用不同的化学探针(例如水、一个甲基基团、一个胺氮、 一个羧基氧、或一个羟基)探查活性位点来鉴定位点互补分子的化学先决条件。因此确定了该活性位点与每个探针之间相互作用的有利的位点，并且可以从得到的这类位点的三维图案产生一个假定的互补分子。这可以通过搜索三维数据库以鉴别出结合希望的药效团模式的分子的程序亦或通过使用有利位点和探针作为输入来进行重新设计的程序来实现。 用于确定以及设计药效团的适当的程序包括CATALYST (Accelrys Software公司)，以及 CERIUS2, DISCO (Abbott Laboratories, Abbott Park，IL ；由 Tripos Associates 公司分销的)。可以使用一种程序(例如CATALYST (Accelrys Software 公司)以及 Sybyl/3DB Unity (密苏里州圣路易斯市Tripos Associates公司))使用该药效团在计算机上筛选化
合物库/三维数据库。这些化学结构的数据库可以从多种来源(包括剑桥晶体学数据中心(英国剑桥市)、Molecular Design公司(加利福尼亚州圣莱安德罗市)、iTripos Associates公司 (密苏里州圣路易斯市)、Chemical Abstracts Service (俄亥俄州哥伦布市)、Available Chemical Directory (Symyx Technologies 公司)、Derwent World Drug Index (WDI) > BioByteMasterFile、国立癌症研究所数据库(NCI)、Medchem Database (BioByte Cortp.)、 以及Maybridge目录)得到。重新设计程序包括LUDI (加利福尼亚州圣地亚哥市Accelrys Software公司)、 Leapfrog (Tripos Associates 公司)、以及 LigBuilder (中国北京大学)。一旦通过上述方法已经设计或选定了一种实体或化合物，可以通过计算评估来测试以及优化该实体或化合物可以结合到顶和/或IGF-IR上的效率。例如，已经被设计或选定来作为一种顶结合化合物起作用的化合物，当它结合到该天然顶上时，它还必须优选地横过未重叠被结合位点占据的一个体积。一种有效的顶结合化合物必须优选地证明它的结合态与游离态之间在能量方面有相对小的差异(即结合的一种小的变形能)。因此，应当优选地用结合的形变能量不大于约IOkcal/摩尔，优选地不大于Acal/摩尔来设计最有效的顶和/或IGF-IR结合化合物。IR和/或IGF-IR结合化合物能够以多于一种构象与顶和/或IGF-IR相互作用，这些构象在总结合能方面是类似的。在这些情况下，取得结合的变形能是游离化合物的能量与当该化合物结合到该蛋白上时观察到的这些构象的平均能量之间的差值。被设计或选定为结合到顶和/或IGF-IR上的化合物可以被进一步计算机优化这样使得它的结合表明它应当优选地缺乏与靶蛋白的排斥性静电相互作用。这类非互补性(例如静电的)相互作用包括排斥性电荷-电荷、偶极子-偶极子、 以及电荷-偶极子相互作用。具体地说，当该化合物结合到顶和/或IGF-IR上时该化合物与该蛋白之间所有静电相互作用的总和优选地为结合焓做出中性或有利的贡献。一旦已经如上所述最佳地选择或设计了一种顶和/或IGF-IR-结合化合物，然后可以在它的原子或侧基中的一些上进行取代以改善或改变它的结合特性。总体上，最初的取代是保守的，即替换基团应当具有与初始基团大致相同的尺寸、形状、疏水性以及电荷。 当然应当理解的是应当避免本领域已知的改变构象的组分。然后可以通过上面详细说明的相同的计算机方法针对与顶的拟合效率对这类取代的化合物进行分析。在本领域中可以得到专用计算机软件来评估化合物变形能以及静电相互作用。 针对这类应用设计的程序的实例包括Gaussian 03，(Frisch, Gaussian公司匹兹堡，宾夕法尼亚州)；GAMESS(Gordon等人，爱荷华州立大学)Jaguar ( Schrodmger LLC公司， 波特兰市)；AMBER，版本9.0 (Case等人，加利福尼亚大学旧金山分校)；CHARMM(Accelrys Software公司，圣地亚哥市，加利福尼亚州)；以及GR0MACS版本4. 0 (van der Spoel等人)。这些筛选/设计方法能够以硬件或软件，或两者的一种组合的形式实现。然而，优选地，这些方法以计算机程序的方式实现，这些计算机程序在可编程的计算机上执行，每个计算机包括一个处理器、一个数据存储系统(包括可变以及固定存储器和/或存储元件)、 至少一个输入设备、以及至少一个输出设备。使用程序码来输入数据从而运行上述函数并且产生输出信息。该输出信息以已知方式应用到一个或多个输出设备上。该计算机可以是例如一台常规设计的个人计算机、微型计算机、或工作站。每个程序优选地以高级程序的或面向对象编程的语言来实现以便于计算机系统进行交流。然而，这些程序能够以汇编或机器语言来实现(如果希望的化)。在任何情况下，该语言可以是编译的或解释的语言。每个这样的计算机程序都被优选地存储在可被通常或专用目的可编程计算机读取的一个存储介质或设备上(例如ROM或磁盘)，从而当该存储介质或设备被该计算机读取以运行在此所述的步骤时，配置并且操作该计算机。该系统还可以被认为以计算机可读取的存储介质的形式来执行，该存储介质配备有一个计算机程序，其中这样配置的存储介质引起计算机以科学的并且预定方式操作从而执行在此所述的函数。化合物本发明的化合物包括使用本发明的一种筛选方法设计或识别的那些以及能够识别并且结合到如上定义的顶和/或IGF-IR的低亲和性结合位点上的那些两者。本发明还包括以类似于顶和/或IGF-IR的α -链的C端区域的方式结合到顶和/或IGF-1R的Ll 结构域上的化合物，即，模拟顶和/或IGF-I的α-链的C端区域的化合物。可以使用基于使用相应于顶和/或IGF-IR的低亲和性结合位点的3D结构的原子坐标的一种筛选方法生产能够识别并且结合到顶和/或IGF-IR的低亲和性位点上的化合物，或者可替代地，可以通过针对指示结合到顶和/或IGF-IR的低亲和性结合位点上的能力的特异性靶分子的筛选来鉴别。能够识别并且以类似于顶和/或IGF-IR的α -链的C端区域的方式结合到顶和/或IGF-IR的Ll结构域上化合物(例如模拟顶和/或IGF-IR的α -链的C端区域的化合物)可以使用基于在分离状态下或当它与顶和/或IGF-IR相结合时使用相应于顶和/或IGF-IR的α -链的C端区域的3D结构的原子坐标一种筛选方法来生产，或可替代地可以通过针对指示结合到顶和/或IGF-IR的低亲和性结合位点上的能力的一种特异性靶分子筛选来鉴定。候选化合物和/或使用本发明的方法鉴别的或设计的化合物可以是任何适当的化合物(合成的或自然发生的，优选地是合成的)。在一个实施方案中，通过本发明的方法选择的或设计的合成化合物优选地具有分子量等于或小于约5000、4000、3000、2000、1000 或500道尔顿。本发明的一种化合物优选地是在生理条件下可溶的。这些化合物可以包括多种化学种类(虽然典型地它们是有机分子)，优选地是具有分子量大于50且小于约2，500道尔顿，优选地小于1500，更优选地小于1000，并且还更优选地小于500的有机小分子。这类化合物可以包括与蛋白结构性相互作用所必需的多种官能团，典型地是氢键，并且典型地包括至少一个胺、羰基、羟基或羧基，优选地是这些功能性化学基团的至少两种。该化合物可以包括用上述官能团中一项或多项取代的环碳或杂环结构和/或芳香族的或杂芳族结构。这些化合物还可以包括多种生物分子，包括肽类、糖类、脂肪酸类、类固醇类、嘌呤类、嘧啶类、衍生物类、结构类似物类、或它们的组合。这些化合物可以包括例如(1)肽类，例如可溶性肽类，包括Ig-尾部的融合肽类以及随机肽文库的成员(参见例如Lam et al.，1991 ；Houghten et al.，1991)以及由D-和 /或L-构型氨基酸组成的组合化学衍生的分子库；( 磷酸肽类(例如，随机的以及部分降解的，直接的磷酸肽库的成员，参见例如Songyang et al. , 1993) ； (3)抗体类(例如，多克隆、单克隆、人源化、抗独特型、嵌合的、以及单链抗体连同抗体的Fab、(Fab)2,、Fab表达文库、以及表位结合片段)；(4)非免疫球蛋白结合蛋白，例如但不限于aVimer、DARPin以及脂质运载蛋白；(5)基于核酸的适体；以及(6)有机的以及无机的小分子。可以从广泛多样的来源(包括合成的或天然化合物的文库)得到配体。合成化合物文库可以从例如Maybridge Chemical公司(英国康沃尔郡廷塔杰尔市)，AMRI (匈牙利布达佩斯)以及ChemDiv (加利福尼亚州圣地亚哥市)，Specs (荷兰代尔夫特市)商购。包括细菌、真菌、植物或动物提取物是天然化合物文库可以从例如Pan Laboratories (华盛顿州博瑟尔市)，TimTec (特拉华州纽瓦克市)得到。此外，对于广泛多样的有机化合物和生物分子的随机或定向合成而言，有多种方法可供使用，包括随机寡核苷酸的表达。可替代地，能够以细菌、真菌、植物以及动物提取物的形式容易地生成天然化合物的文库。可以容易地得到合成分子文库的方法(参见，例如，DeWitt et al. , 1993 ；Erb et al.，1994 ；Zuckermann et al.，1994 ；Cho et al.，1993 ；Care11 et al.，1994a ；Care11 et al.，1994b ；以及feillop et al.，1994)。此外，天然或合成的化合物文库以及化合物可以通过常规的化学的、物理的以及生物化学手段(参见，例如，Blondelle and Houghton, 1996)来容易地改变，并且可以用于生产组合文库。在另一种方法中，前面鉴定的药理学试剂可以经受定向或随机化学，例如酰基化、烷基化、酯化、酰胺化，并且可以针对顶和/或 IGF-IR-调节活性筛选类似物。生产组合文库的多种方法是本领域已知的，包括涉及生物文库、空间可寻址平行固相或溶液相文库、需要去卷积的合成文库方法、“一珠粒一化合物”文库方法、以及使用亲和层析选择合成文库方法的那些。生物文库法限于多肽或肽文库，而其他四种方法可用于多肽、肽、非肽寡聚物、或化合物的小分子文库(Lam，1997)。这些化合物还包括可以从由基于碎片的药物设计产生的前导物合成的那些，其中这类化学片段的结合是通过将这类筛选片段浸泡或共结晶成为由本发明提供的晶体并且然后使这些经受一个X射线束并且得到衍射数据来评估的。本领域普通技术人员易于使用差异傅里叶技术来确定顶外结构域和/或IGF-IR外结构域结构中这些片段结合的位置， 并且然后这类片段可以通过合成化学组装成具有增加的受体亲和性的更大的化合物。分离的肽或其樽拟物使用本发明的方法鉴定的或设计的化合物可以是一种肽或它的一种模拟物。而且，一方面，本发明提供了一种分离的肽或它的模拟物，该分离的肽或模拟物结合顶的1^1 结构域和/或IGF-IR的Ll结构域，该肽包括i)如SEQ ID NO 13或SEQ ID NO 15中提供的一种氨基酸序列；ii) 一种氨基酸序列，该氨基酸序列与SEQ ID NO 13和/或SEQ ID NO 15是至少50%—致的；或iii)i)或ii)的一种片段，该片段结合顶的Ll结构域和/或IGF-IR的Ll结构域，其中该肽具有一种螺旋结构。本发明的分离的肽或模拟物可以是构象限制的分子或可替代地不是构象限制的分子，像例如非限制性肽序列。术语“构象限制的分子”是指构象限制的肽以及构象限制的肽类似物以及衍生物。术语“类似物”是指具有与天然发生的α-氨基酸化学类似结构的分子。实例包
括包含偕二氨基烷基基团或烷基丙二酰基基团的分子。术语“衍生物”包括α-氨基酸，其中在天然发生的α-氨基酸中发现的一个或多个侧基已经被修饰。因此，例如，这些氨基酸可以被多种非编码的或修饰的氨基酸替换，例如对应的D-氨基酸或N-甲基-氨基酸。其他修饰包括用化学上类似基团取代羟基、巯基、 氨基以及羧基官能团。就肽以及它们的模拟物而言，能够以取代或加成引入的其他非天然氨基酸或化学氨基酸类似物/衍生物的其他实例，包括但不限于2，4-二氨基丁酸、α-氨基异丁酸、 4-氨基丁酸、2-氨基丁酸、6-氨基己酸、2-氨基异丁酸、3-氨基丙酸、鸟氨酸、正亮氨酸、正缬氨酸、羟基脯氨酸、肌氨酸、瓜氨酸、高瓜氨酸、磺基丙胺酸、叔-丁基甘氨酸、叔-丁基丙氨酸、苯基甘氨酸、环己基丙氨酸、β-丙胺酸、氟-氨基酸类、设计的氨基酸类例如β-甲基氨基酸类、C α -甲基氨基酸类、N α -甲基氨基酸类、以及泛指的氨基酸类似物。该模拟物可以是一种模拟肽。“模拟肽”是模拟肽的生物活性的一种分子，但在化学性质上不是较长的肽。就严格定义而言，模拟肽是不再包含任何肽键(即，氨基酸之间的酰胺键)的一种分子。然而，术语肽模拟物有时用于说明在本质上不再是完全的肽的分子，例如似肽、半肽以及类胨。无论是否完全或部分地非肽，用于本发明的方法中的和/或本发明的模拟肽提供了反应化学部分的一种空间安排，这些化学部分紧密地类似于该模拟肽所基于的肽中活性基团的三维结构安排。这种类似的活性位点几何形状的结果是，该模拟肽对类似于该肽的生物活性的生物系统具有影响。使用给定肽的模拟物而不是该肽本身有时具有多个优点，因为这些肽通常展示两个不令人希望的特性(1)较差的生物利用率；以及(2)短的作用持续时间。肽模拟物围绕这两个主要障碍提供了一个清楚的路径，因为所关注的分子是小到足以具有口服活性以及具有长的作用持续时间两者。还存在与肽模拟物相关联的显著的成本节省以及病人顺应性的改善，因为与肠胃外施用肽相比较，它们可以被口服施用。而且，这些肽模拟物总体上是比肽更廉价生产的。可以使用容易得到的技术来开发基于顶和/或IGR-IR的α -链的C端区域的适当的模拟肽。因此，例如，可以用允许该模拟肽采用与初始肽类似结构(并且因此生物活性)的非肽键来替换肽键。还可以通过用类似结构的其他化学基团替换氨基酸的化学基团进行进一步修饰。通过参考如附件I至IV中提供的这些残基的三维结构辅助开发从顶和 /或IGF-IR α-链的C端区域的肽衍生的模拟肽。可以使用这种结构信息使用多种程序 (例如Sybyl/3DB Unity (密苏里州圣路易斯市Tripos Associates公司))来搜索多个三维结构数据库来鉴定具有类似结构的分子。本领域普通技术人员应当理解的是模拟肽的设计可能要求使用本发明的方法稍微地结构改变或调整设计的或鉴定的化学结构。总体上，使用本发明的方法鉴定的或设计的化合物可以化学地合成并且然后使用在此所述的任何方法针对调节IR和/或IGF-IR活性的能力进行测试。本发明的方法是特别有用的，因为它们可以被用来显著地降低必须针对它们的调节顶和/或IGF-IR活性的能力进行筛选的潜在模拟物的数量。本发明的肽或模拟肽可以被用于针对候选化合物的筛选测定中，这化合物结合到顶和/或IGF-IR的多个区域上并且有可能干扰胰岛素结合到顶上和/或信号转导和/或 IGF结合到IGF-IR上和/或信号转导。模拟靶结合位点的肽或模拟肽作为用于鉴定潜在有用的顶和/或IGF-IR的配体的特异性靶分子是特别有用的。对于鉴定结合到受体上的化合物而言，标准的固相ELISA测定形式是特别有用的。根据这个实施方案，该肽或模拟肽固定在一个固体基质上，像例如聚合物针的一个阵列或一种玻璃载体。方便地，该固定的肽或模拟肽是包含谷胱甘肽S转移酶(GST ；例如一种 CAP-ERK融合物)的一种融合的多肽，其中该GST部分有助于该蛋白固定到固相载体上。然后可以使用这种测定形式来针对结合到该固定的肽或模拟肽和/或干扰顶和/或IGF-IR 的天然结合的配偶体结合到固定的肽或模拟肽上的候选化合物进行筛选。如在此使用的，“片段”是本发明的肽的一部分，它保持该“全长”肽的定义的活性， 即结合到顶和/或IGF-IR的低亲和性结合位点上或结合到顶和/或IGF-IR的Ll结构域上的能力。这些片段可以是任何尺寸，只要它们保持定义的活性即可。优选地，该片段保持该全长多肽的至少50%，更优选地至少75%的活性。肽的％—致性是通过GAP (Needleman and Wunsch, 1970)分析(GCG程序)、使用空隙建立罚分=5，以及空隙延伸罚分=0. 3来确定的。该查询序列的长度是至少10个氨基酸，并且该GAP分析在至少10个氨基酸的区域内比对了这两个序列。更优选地，该GAP分
3析在它们整个长度上比对了两个序列。对于一个定义的多肽/酶而言，应当理解的是高于以上所提供的那些的％—致性的数值将包括在优选的实施方案中。因此，当适当时，就最小％—致性数值而言，优选的是该肽包括一种氨基酸序列，该氨基酸序列与有关指定的SEQ IDNO具有至少50%、更优选地至少55%、更优选地至少60%、更优选地至少65%、更优选地至少70%、更优选地至少75%、更优选地至少80%、更优选地至少85%、更优选地至少90%、更优选地至少91%、 更优选地至少92 %、更优选地至少93 %、更优选地至少94 %、更优选地至少95 %、更优选地至少96 %、更优选地至少97 %、更优选地至少98 %、更优选地至少99 %、更优选地至少 99. 1%、更优选地至少99. 2%、更优选地至少99. 3%、更优选地至少99. 4%、更优选地至少 99. 5%、更优选地至少99. 6%、更优选地至少99. 7%、更优选地至少99. 8%、以及甚至更优选地至少99. 9% —致性。使用本发明的方法鉴别或设计的、和/或本发明的这些肽的氨基酸序列突变体可以通过将适当的核苷酸改变引入本发明的一个核酸中、或通过体外合成希望的肽来制备。 此类突变体包括例如该氨基酸序列中的残基的缺失、插入或置换。可以进行缺失、插入和置换的组合来达到最终的构建体，条件是这种最终的肽产物具有令人希望的特性。在设计氨基酸序列突变体中，该突变位点的定位以及该突变的本性将取决于有待修饰的一种或多种特征。可以逐个地或系列地修饰用来突变的位点，例如通过(1)首先用保守的氨基酸选择进行置换，并接着用更多基团的选择进行置换，这取决于所达到的结果， (2)删除该目标残基，或C3)邻近该定位的位点将其他残基插入。取代突变体在该肽中将至少一个氨基酸去除，并且在其位置上插入一种不同的残基。感兴趣的位点是以下位点，其中从不同菌株或物种获得的具体的残基是一致的。这些位点，特别是落在至少3个其他相同的保守位点的序列中的那些位点，优选地按照一种相对保守的方式被取代。这类保守取代示于标题为“示例性取代”下的表1中。表1.示例性的取代
权利要求
1.一种鉴别、设计或筛选一种化合物的方法，该化合物能够潜在地与胰岛素受体(IR) 和/或胰岛素样生长因子-1受体(IGF-IR)相互作用，该方法包括基于一种化合物与一种结构的相互作用对该化合物进行基于结构的鉴别、设计或筛选，该结构是由附件I至VI中一项或多项的原子坐标、或它们至少表示顶的α-链的C末端区域、IGF-IR的α-链的 C-末端区域、或顶和/或IGF-IR的α -链的C-末端区域的一种模拟物的一项或多项的原子坐标的一个子集定义的。
2.根据权利要求1所述的方法，包括鉴别、设计或筛选一种化合物，该化合物与下面各项的三维结构相互作用(i)IR的低亲和性胰岛素结合位点，该结构是由附件I、III以及V的一项或多项中所示的原子坐标定义的；和/或(ii)IGF-IR的低亲和性胰岛素样生长因子(IGF)结合位点，该结构是由附件II、IV以及VI的一项或多项中所示的原子坐标定义的，其中在能量上该化合物与该结构的相互作用是有利的。
3.根据权利要求1或2所述的方法，进一步包括合成或得到一种鉴别的或设计的候选化合物并且确定该候选化合物与顶和/或IGF-IR相互作用的能力。
4.根据权利要求1至3中任何一项所述的方法，其中这些原子坐标定义了针对胰岛素的顶的低亲和性结合位点、和/或针对IGF的IGF-IR的低亲和性结合位点的一个或多个区域，包括顶的α-链C末端区域，IGF-IR的α -链C末端区域，或顶和/或IGF-1R的 α-链C末端区域的一种模拟物。
5.根据权利要求4所述的方法，其中顶的α-链的C末端区域包括顶α-链(SEQID NO: 13)的氨基酸693至710。
6.根据权利要求5所述的方法，其中定义了顶的低亲和性胰岛素结合位点的这些原子坐标进一步包括顶外结构域的富含亮氨酸的重复单位I(Ll)的结构域和/或富含半胱氨酸(CR)的结构域。
7.根据权利要求6所述的方法，其中这些原子坐标定义了该Ll结构域的中心β-折叠的分子表面的多个部分以及该第二富含亮氨酸的重复单位(LRR)的分子表面的多个部分， 该第二富含亮氨酸的重复单位包含Phe39和/或该Ll结构域的第四LRR横档中的环。
8.根据权利要求6或权利要求7所述的方法，其中这些原子坐标定义了顶的CR结构域的模块6。
9.根据权利要求4至8中任何一项所述的方法，其中这些原子坐标进一步定义了选自顶氨基酸残基1-156、157-310、594以及794的一个或多个氨基酸序列。
10.根据权利要求9所述的方法，其中选自顶氨基酸残基1-156的该一个或多个氨基酸包括选自 Argl4、Asnl5、Gln34、Leu36、Leu37、Phe39、Pro43、Phe46、Leu62、Phe64、Leu87、 Phe88、Phe89、Asn90、Phe96、Glu97、Argll8、Glul20 以及 Hisl44 的至少一个氨基酸。
11.根据权利要求9或权利要求10所述的方法，其中选自顶氨基酸残基157-310的该一个或多个氨基酸包括选自192-310、227-303以及259484的至少一个氨基酸序列。
12.根据权利要求4所述的方法，其中IGF-IR的α-链的C末端区域包括IGF-IR α-链(SEQ ID NO: 15)的氨基酸 681 至 697。
13.根据权利要求12所述的方法，其中定义了IGF-IR的低亲和性IGF结合位点的这些原子坐标进一步包括IGF-IR外结构域的Ll结构域和/或CR结构域。
14.根据权利要求13所述的方法，其中这些原子坐标定义了该Ll结构域的中心β-折叠、和/或包含％r35的该第二 LRR的那个部分、和/或该Ll结构域的第四LRR横档中的环。
15.根据权利要求13或权利要求14所述的方法，其中这些原子坐标定义了IGF-IR的 CR结构域的模块6。
16.根据权利要求4至15中任何一项所述的方法，其中顶和/或IGF-IR的α-链的 C-末端区域的模拟物是S519C16(SEQ ID NO :18)。
17.如权利要求2所述的方法，其中在顶或IGF-IR的低亲和性结合位点的形成中该化合物替代顶的α -链的C-末端区域和/或IGF-IR的α -链的C-末端区域。
18.根据权利要求1至17中任何一项所述的方法，其中作为基于结构评价的结果，用于与顶和/或IGF-IR进行相互作用的一种候选化合物被化学修饰。
19.根据权利要求18所述的方法，其中该化学修饰被设计成下面两项之一(i)降低该候选化合物结合到顶上的可能性，同时保持结合到IGF-IR上；或( )降低该候选化合物结合到IGF-IR上的可能性，同时保持结合到顶上。
20.一种重新设计一种化合物的方法，该化合物已知结合到顶和/或IGF-IR上，该方法包括基于该化合物与一种结构的相互作用对该化合物进行基于结构的评估，该结构是由附件I至VI中一项或多项的原子坐标、或它们的至少表示顶的α -链的C末端区域、 IGF-IR的α -链的C-末端区域、或顶和/或IGF-1R的α -链的C-末端区域的一种模拟物的一项或多项的原子坐标的一个子集定义的，并且根据该评估对该化合物进行重新设计或化学修饰。
21.根据权利要求20所述的方法，其中该化合物被重新设计或化学修饰从而(i)改进了结合到顶上的亲和性，和/或(ii)降低了结合到IGF-IR上的亲和性。
22.根据权利要求20所述的方法，其中该化合物被重新设计或化学修饰从而(i)改进了结合到IGF-IR上的亲和性，和/或(ii)降低了结合到顶上的亲和性。
23.根据权利要求21或权利要求22所述的方法，其中该化合物被重新设计或修饰从而由于顶的α-链的C末端区域以及IGF-IR的α -链的C末端区域处或附近的顶与IGF-IR 之间的结构差别降低了对顶或IGF-IR亲和性。
24.—种计算机系统，该系统用于鉴别可以潜在地与顶和/或IGF-IR相互作用的一种或多种化合物，该系统包含表示下面各项结构的数据(i)IR的低亲和性胰岛素结合位点，该结构是由附件I、III以及V的一项或多项中所示的原子坐标定义的；(ii)IGF-IR的低亲和性IGF结合位点，该结构是由附件II、IV以及VI的一项或多项中所示的原子坐标定义的；和/或(iiiHR的α-链的C-末端区域、IGF-IR的α -链的C-末端区域、或顶和/或IGF-1R 的α-链的C-末端区域的一种模拟物，该结构是由附件I至VI的一项或多项中所示的原子坐标的一个子集定义的。
25.一种计算机可读取介质，该介质将表示一个模型和/或如附件I至VI的一项或多项中所示原子坐标、或它们的至少表示下面各项的一项或多项的原子坐标的一个子集的数据记录在其上(iHR的α-链的C-末端区域；(ii)IGF-IR的α -链的C-末端区域；和/或(iii)当⑴至(iii)中任何一项与顶和/或IGF-IR结合时，顶和/或IGF-IR的 α -链的C-末端区域的一个模拟物。
26.附件I至VI的一项或多项中所示的坐标的一个集合，或它们的至少表示下面各项的一项或多项的原子坐标的一个子集(iHR的α-链的C-末端区域；(ii)IGF-IR的α -链的C-末端区域；和/或(iii)当⑴至(iii)中任何一项与顶和/或IGF-IR结合时，顶和/或IGF-IR的 α -链的C-末端区域的一个模拟物。
27.一种鉴别一种化合物的计算机辅助方法，该化合物潜在地与顶和/或IGF-IR相互作用，该方法包括将具有下面各项的结构拟合到一种候选化合物的结构中(i)IR的低亲和性胰岛素结合位点，该结构是由附件I、III以及V的一项或多项中所示的原子坐标定义的；(ii)IGF-IR的低亲和性IGF结合位点，该结构是由附件II、IV以及VI的一项或多项中所示的原子坐标定义的；和/或(iiiHR的α-链的C-末端区域、IGF-IR的α -链的C-末端区域、或顶和/或IGF-1R 的α-链的C-末端区域的一种模拟物，该结构是由附件I至VI的一项或多项中所示的原子坐标的一个子集定义的。
28.一种计算机辅助方法，该方法使用包括一个处理器的一种编程的计算机用于鉴别能够与顶和/或IGF-IR相互作用的一种化合物，该方法包括如下步骤(a)使用多种计算机方法产生一种结构的一组原子坐标，该结构具有与下面各项的原子坐标能量上有利的相互作用(i)IR的低亲和性胰岛素结合位点，该结构是由附件I、III以及V的一项或多项中所示的原子坐标定义的；(ii)IGF-IR的低亲和性IGF结合位点，该结构是由附件II、IV以及VI的一项或多项中所示的原子坐标定义的；和/或(iiiHR的α-链的C-末端区域、IGF-IR的α -链的C-末端区域、或顶和/或IGF-1R 的α-链的C-末端区域的一种模拟物，该结构是由附件I至VI的一项或多项中所示的原子坐标的一个子集定义的，这些坐标被输入计算机由此产生一个标准数据集；(b)使用该处理器将该标准数据集与多种化学结构的一个计算机数据库进行比较；(c)使用多种计算机方法从该数据库中选择与该标准数据集的一个区域互补或类似的化学结构；并且任选地，(d)将选定的化学结构输出到一个输出设备上，这些结构与该标准数据集的一个区域是互补的或类似的。
29.一种计算机辅助方法，该方法使用包括一个处理器的一种编程的计算机用于鉴别顶和/或IGF-IR的潜在模拟物，该方法包括如下步骤(a)从下面各项的一组原子坐标中产生一个标准数据集(i)IR的低亲和性胰岛素结合位点，该结构是由附件I、III以及V的一项或多项中所示的原子坐标定义的；(ii)IGF-IR的低亲和性IGF结合位点，该结构是由附件II、IV以及VI的一项或多项中所示的原子坐标定义的；和/或(iiiHR的α-链的C-末端区域、IGF-IR的α -链的C-末端区域、或顶和/或IGF-1R 的α-链的C-末端区域的一种模拟物，该结构是由附件I至VI的一项或多项中所示的原子坐标的一个子集定义的，这些坐标被输入计算机中；(b)(i)使用该处理器，将该标准数据集与存储在一个计算机数据存储系统中的多种化学结构的一个计算机数据库进行比较，并且使用多种计算机方法从该数据库中选择具有在结构上类似于该标准数据集的一个区域的化学结构；或( )使用多种计算机方法构造一种化学结构的一个模型，该化学结构具有在结构上类似于该标准数据集的一个区域；并且，任选地，(c)将下面各项输出到一个输出设备上(i)从步骤(b) (i)中选定的化学结构，这些结构具有类似于该标准数据集的一个区诚 或( )从步骤(b) (ii)构造的模型。
30.一种用于对化合物与顶和/或IGF-IR相互作用的能力进行评估的方法，该方法包括如下步骤(a)使用多个原子坐标使用多种计算手段来进行该化合物与对于胰岛素在顶外结构域上的低亲和性结合位点、和/或对于IGF在IGF-IR外结构域上的低亲和性结合位点的一个计算机模型的结合表面之间的一个拟合操作，其中这些原子坐标与附件I至VI的一项或多项的原子坐标或它们的至少表示顶的α-链的C末端区域、IGF-IR的α-链的的C-末端区域、或顶和/或IGF-IR的α -链的C-末端区域的一个模拟物的一项或多项的原子坐标的一个子集之间的均方根差是不大于1. 5 Α;并且(b)对该拟合操作的结果进行分析从而对该化合物与该结合表面模型之间的结合进行定量。
31.一种使用分子置换法来得到关于具有未知结构的一种分子或一种分子复合物的结构信息的方法，包括以下步骤(i)产生该结晶分子或分子复合物的一种X射线衍射图案；并且( )将附件I至VI的一项或多项的原子坐标，或它们的至少表示顶的α-链的C末端区域、IGF-IR的α -链的C-末端区域、或顶和/或IGF-1R的α -链的C-末端区域的一个模拟物的一项或多项的原子坐标的一个子集应用到该X射线衍射图案上从而产生结构未知的该分子或分子复合物的至少一个区域的一个三维电子密度图。
32.一种化合物，该化合物结合到使用根据权利要求1至23或27至31中任何一项所述的一种方法设计、重新设计、或修饰的顶和/或IGF-IR细胞外结构域上。
33.根据权利要求32所述的化合物，具有小于10_5Μ的对于顶和/或IGF-IR的亲和性(Kd)。
34.根据权利要求32或权利要求33所述的化合物，其中该化合物结合到顶的低亲和性结合位点上和/或IGF-IR的低亲和性结合位点上。
35.一种分离的肽或它的模拟物，该分离的肽或模拟物结合顶的Ll结构域和/或 IGF-IR的Ll结构域，该肽包括⑴如SEQ ID NO 13或SEQ ID NO 15中提供的一种氨基酸序列；(ii)一种氨基酸序列，该氨基酸序列与SEQ ID N0:13和/或SEQ ID N0:15是至少 50%—致的；或(iii)(i)或(ii)的一个片段，该片段结合顶的Ll结构域和/或IGF-IR的Ll结构域，其中该肽具有一种螺旋结构。
36.一种对根据权利要求35所述的肽进行编码的分离的多核苷酸。
37.一种组合物，包括根据权利要求32至34中任何一项所述的一种化合物、或根据权禾IJ要求35所述的一种肽或它的模拟物、和/或根据权利要求36所述的一种多核苷酸、以及任选地一种可接受的载体或稀释剂。
38.一种用于预防或治疗与异常的顶和/或IGF-IR作用和/或信号相关联的疾病的方法，该方法包括向对其有需要的受试者施用根据权利要求32至34中任何一项所述的一种化合物、根据权利要求35所述的一种肽或它的模拟物、和/或根据权利要求36所述的一种多核苷酸。
39.根据权利要求32至34中任何一项所述的一种化合物、根据权利要求35所述的一种肽或它的模拟物、和/或根据权利要求36所述的一种多核苷酸用于制造一种药物的用途，该药物用于治疗受试者体内与异常的顶和/或IGF-IR作用和/或信号相关联的疾病。
40.根据权利要求38所述的方法或根据权利要求39所述的用途，其中与异常的顶和 /或IGF-IR作用和/或信号相关联的疾病是选自肥胖症、I型和II型糖尿病、心血管疾患、骨质疏松症、痴呆或癌。
全文摘要
本发明总体上涉及胰岛素受体(IR)以及胰岛素样生长因子1受体(IGF-1R)的胰岛素结合位点的结构研究。更具体地说，本发明涉及包括IRα-链的C末端区域以及IGF-1R的相应区域的IR外结构域的低亲和性胰岛素结合位点的晶体结构，并且涉及使用该晶体以及相关结构信息来筛选并且设计与IR和/或IGF-1R相互作用或对其功能进行调节的化合物的方法。
文档编号A61P35/00GK102460175SQ201080024271
公开日2012年5月16日 申请日期2010年3月9日 优先权日2009年4月22日
发明者B·J·史密斯, C·W·沃德, J·G·T·曼廷, M·C·劳伦斯 申请人:沃尔特及伊莱萨霍尔医学研究院