WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаРізне → In silico дизайн інгібіторів протеїнкінази СК2 (автореферат) - Реферат

In silico дизайн інгібіторів протеїнкінази СК2 (автореферат) - Реферат

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ МОЛЕКУЛЯРНОЇ БІОЛОГІЇ ТА ГЕНЕТИКИ

ГОЛУБ АНДРІЙ ГРИГОРОВИЧ

УДК 577.322

In silico дизайн інгібіторів протеїнкінази СК2

03.00.03 – молекулярна біологія

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

Київ – 2007

Дисертацією є рукопис.

Роботу виконано у відділі комбінаторної хімії Інституту молекулярної біології та генетики НАН України (м. Київ).

Науковий керівник: доктор хімічних наук, професор Ярмолюк Сергій Миколайович, Інститут молекулярної біології та генетики НАН України, завідувач відділу комбінаторної хімії.

Офіційні опоненти: доктор біологічних наук, професор

Тукало Михайло Арсентійович, Інститут молекулярної біології та генетики НАН України,

заступник директора інституту з наукової роботи,

завідувач відділу ензимології білкового синтезу;

доктор хімічних наук

Качковський Олексій Дмитрович, Інститут органічної хімії НАН України,

провідний науковий співробітник відділу кольору та будови органічних сполук.

: Київський національний університет імені Т. Г. Шевченка, біологічний факультет, м. Київ.

19 2007 10 26.237.01 Інституту молекулярної біології та генетики НАН України за адресою: 03143, Київ-143, вул. Академіка Заболотного, 150.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту молекулярної біології та генетики НАН України (03143, Київ-143, вул. Академіка Заболотного, 150).

Автореферат розіслано 17 травня 2007 року.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

кандидат біологічних наук О.В. Підпала

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Передача сигналу шляхом фосфорилювання/дефосфо-рилювання білків є загальновідомим механізмом, що забезпечує більшість фізіологічних та патологічних процесів у клітині. З огляду на те, що процес фосфорилювання каталізують ферменти протеїнкінази, вони є важливими регуляторами клітинних функцій. Одним з таких ферментів, що належить до класу серин-треонінових протеїнкіназ, є протеїнкіназа СК2, яка контролює значну кількість клітинних процесів, включаючи клітинний ріст та проліферацію. СК2 є плейотропною, конститутивною кіназою, що локалізується у цитоплазматичних та ядерних компартментах відповідно до її клітинних функцій (Ahmed et al., 2002).

Хоча СК2 є об'єктом інтенсивного вивчення протягом останніх 50 років, її біологічна роль та способи регуляції активності залишаються не до кінця зрозумілими (Battistutta et al., 2005). Одним із підходів, який застосовують для вивчення функцій протеїнкіназ, а також сигнальних шляхів, у яких вони беруть участь, є використання специфічних низькомолекулярних інгібіторів. Такі інгібітори є особливо ефективними у випадку конститутивно активних протеїнкіназ, які не активуються у відповідь на специфічні стимули та існують у клітині лише в активній формі (Sarno et al., 2005). Отже, у випадку протеїнкінази СК2 використання специфічних інгібіторів є однією із найперспективніших стратегій для вивчення її функціональних особливостей.

Якщо активність протеїнкінази або її підвищення за певних умов призводить до патологічних змін (Cohen, 2002; Noble et al., 2005), то інгібітори такої протеїнкінази є потенційними попередниками фармацевтичних препаратів. Щодо СК2, то значна кількість експериментальних даних вказує на те, що вона бере участь у розвитку низки патологічних станів. СК2 функціонує як загальний антиапоптотичний агент (Wang et al., 2005), який сприяє виживанню клітини в умовах, коли клітинна смерть є необхідною. Експресія СК2 значно підвищена в більшості пухлин та у швидко проліферуючих тканинах (Tawfic et al., 2001). СК2 використовується багатьма вірусами для фосфорилювання власних білків (Meggio et al., 2003), а також бере участь у розвитку запальних процесів (Yamada et al., 2005). Таким чином, СК2 є перспективною мішенню для розробки протипухлинних, противірусних та протизапальних препаратів.

Разом із тим, поки що жоден з відомих інгібіторів СК2 не використовують у клінічній практиці. Отже, пошук нових специфічних інгібіторів СК2, що мали б високу активність, є нині актуальним.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалась за конкурсною тематикою "Розробка інгібіторів протеїнкіназ CDK2 та CK2 як потенційних ліків проти онкологічних захворювань" в рамках проекту "Новітні медико-біологічні проблеми та оточуюче середовище людини", договори №№ 3/2004, 3/2005, 3/2006, затверджено президією НАНУ від 25.11.03.

Мета і завдання дослідження. Метою дисертаційної роботи була розробка нових низькомолекулярних інгібіторів СК2 людини та дослідження їхньої взаємодії з амінокислотними залишками активного центру СК2 методами комп'ютерного моделювання. Для досягнення цієї мети було поставлено та вирішено такі завдання:

  1. Провести рецептор-орієнтований віртуальний скринінг бібліотеки малих органічних сполук та перевірити активність in vitro перспективних сполук.

  2. Дослідити молекулярну динаміку (МД) СК2 та її комплексів із найактивнішими інгібіторами.

  3. Розробити модель взаємодії отриманих низькомолекулярних інгібіторів із СК2.

  4. Встановити кореляцію "хімічна структура - біологічна активність" в низці розроблених інгібіторів.

  5. Дослідити специфічність розроблених інгібіторів СК2 в ряду протеїнкіназ.

  6. Спрогнозувати структуру інгібіторів СК2 з більш високою активністю.

Об'єкт дослідження: інгібіторна активність низькомолекулярних органічних сполук щодо СК2 людини.

Предмет дослідження: комплекси "СК2-інгібітор", молекулярна динаміка комплексів "СК2-інгібітор"; механізми взаємодії інгібіторів з активним сайтом СК2, які обумовлюють їхню інгібіторну активність; специфічність інгібіторів СК2 щодо різних протеїнкіназ.

Методи дослідження: гнучкий молекулярний докінг, метод молекулярної динаміки, метод термодинамічної інтеграції, біохімічне тестування активності протеїнкіназ in vitro.

Наукова новизна одержаних результатів.

  1. Розроблено та охарактеризовано два нові класи високоактивних специфічних інгібіторів СК2 людини – тетрагалогено-1,3-діоксо-2,3-дигідроізоіндоли та 3 карбокси-4-(1Н)-хінолони.

  2. Уперше проведено розрахунок та дослідження молекулярної динаміки СК2 людини та її комплексів з низькомолекулярними інгібіторами.

  3. Уперше побудовано модель взаємодії нових інгібіторів з амінокислотними залишками активного сайту СК2 та визначено міжмолекулярні контакти, що обумовлюють активність нових інгібіторів. Встановлено залежність хімічної структури розроблених інгібіторів від їхньої біологічної активності.

  4. Уперше вивчено специфічність нових інгібіторів СК2 в ряду протеїнкіназ.

  5. Передбачено хімічну структуру потенційно більш активних інгібіторів протеїнкінази СК2.

Практичне значення одержаних результатів. У результаті цієї дисертаційної роботи отримано 2 нових класи високоактивних специфічних інгібіторів протеїнкінази СК2 та охарактеризовано їх взаємодію з ферментом. Ці дані можуть бути використані:

  1. Для вивчення особливостей функціонування СК2 в сигнальних шляхах, у яких вона бере участь.

  2. Для вивчення низки патологічних процесів, зокрема механізмів пухлиноутворення, інфекційних та запальних процесів, які протікають за участі СК2.

  3. Розроблені інгібітори СК2 є потенційними попередниками терапевтичних препаратів, на основі яких через подальшу оптимізацію можуть бути розроблені ліки для терапії онкологічних, інфекційних та запальних захворювань.

  4. Запропонована модель взаємодії нових інгібіторів із СК2 дає змогу глибше зрозуміти молекулярну картину функціонування протеїнкіназ та структурні особливості комплексів СК2 із низькомолекулярними інгібіторами. Ця модель може бути використана для подальшої розробки та структурної оптимізації інгібіторів СК2.

Особистий внесок здобувача. У процесі виконання дисертаційної роботи автором власноручно проведено експерименти, пов'язані з молекулярним моделюванням. Виконано віртуальний скринінг бібліотек низькомолекулярних сполук, розраховано молекулярну динаміку СК2 та її комплексів з інгібіторами, визначено різницю вільної енергії зв'язування методом термодинамічної інтеграції, здійснено параметризацію програм молекулярного докінгу та молекулярної динаміки. Здобувачем особисто проведено аналіз та порівняння результатів МД, аналіз молекулярних комплексів, що отримані гнучким докінгом.

Loading...

 
 

Цікаве