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Enregistrement W4405038567 · doi:10.1182/blood-2024-203957

Deciphering Genotype-Phenotype Correlations and the Mechanism of the Action of Neutrophil Elastase Inhibitors during <i>ELANE</i> Associated Neutropenia Utilizing Molecular Modeling Software

2024· article· en· W4405038567 sur OpenAlexaboutno aff
Gobind Chugh, Vahagn Makaryan, Merideth L. Kelley, David C. Dale

Notice bibliographique

RevueBlood · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineBiochemistry, Genetics and Molecular Biology
ThématiqueBlood disorders and treatments
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésNeutrophil elastaseNeutropeniaImmunologyPhenotypeGenotypeElastaseBiologyMedicineGeneticsGeneInflammationEnzymeChemotherapyBiochemistry

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Background: Mutations in ELANE cause cyclic and severe congenital neutropenia. ELANE encodes neutrophil elastase (NE), a serine protease expressed in neutrophils. Mutations in ELANE impair neutrophil production and lead to serious infections and the risk of myelodysplastic syndrome (MDS) and acute myeloid leukemia (AML). The clinical phenotype, response to G-CSF and severity of disease are heterogeneous. A genotype-phenotype analysis demonstrated that some variants carry a particularly high risk of these events (PMID: 25427142). It is not known whether these high-risk mutations cause a more severe phenotype due to conformational changes to the tertiary structure of NE, or via yet to be identified secondary mechanisms and modulators. We and others have investigated NE specific inhibitors as an alternative therapy to G-CSF. (PMID: 26193632, PMID: 36052149, PMID: 28754797) Only a few showed encouraging results. Aims: To perform modeling studies of high- and low risk NE mutations to evaluate structural integrity and stability, and compare with the w-type NE using molecular modeling software. To perform docking analysis of NE inhibitors with w-type and mutant NE, characterize and compare the stability of these complexes and binding sites of different inhibitors to NE using molecular modeling software. Methods: High (G214R, C151Y, A57T, G203R) and low (P139L, R220Q, S126L, S126W, A61V) risk ELANE single point mutations were selected based on the clinical data of patients with ELANE neutropenia based on median GCSF treatment dose and risk of MDS/AML transformation, data available through Severe Chronic Neutropenia International Registry (SCNIR). The Molecular Operating Environment (MOE) molecular modeling software platform was used for NE modeling and characterization and inhibitor docking simulations. (Chemical Computing Group Inc, Montreal, Canada) Results: Protein stability values were calculated for each mutation. There was a notable difference in protein stability scores within the high and low risk mutations. For the high-risk mutations, the average stability score was 3.08 and for low-risk mutations 0.37. W-type NE protein stability score is 0.00. The higher the value, the more unstable the protein. We have also compared the predicted protein structures for two distinct mutations: P139L (low-risk) and G214R (high-risk) with w-type NE. The P139L substitution resulted in minimal conformational changes compared to w-type protein; however, the G214R mutation caused significant changes to the protein structure at amino acids Val31-Arg35 and Asn76-Ala79. Molecular docking analysis of 4 small molecule, cell permeable NE inhibitors (MK0339, sivelestat, GW311616, BAY-678) and inactive control, BAY-677, revealed an alternative binding site for MK0339 inhibitor compared to all others. MOE software analysis showed that sivelestat, GW311616 and BAY-678 have similar binding sites with the NE molecule. MK0339 binds at the completely opposite site of the molecule, suggesting a different mechanism of inhibition. The calculated stability score of MK0339 inhibitor with the protein complex was -7.76, -7.20 and -8.21 for G214R, P139L and w-type NE respectively. Interestingly, sivelestat, GW311616 and BAY-678 had higher values that were very similar to BAY-677, the inactive control (stability values were -6.76, -6.57, and -6.75 for G214R, P139L and w-type NE respectively.) Higher values indicate a less stable inhibitor-protein complex. Conclusions: Molecular modeling software analysis of the effect of high- and low-risk mutations on NE protein structure may be key for understanding genotype-phenotype correlations for ELANE associated neutropenia. The current results of molecular docking and inhibitor-protein complex analysis via molecular modeling software correlates with our previous studies and suggests that MK0339 forms a much more stable complex with w-type and mutant NE protein compared to the other inhibitors tested, a valuable insight for developing a therapeutic agent for ELANE associated neutropenia.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,003
Score d'incertitude au seuil0,006

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,000
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,008
Tête enseignante GPT0,213
Écart entre enseignants0,205 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2024
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