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

Постановку наукових завдань дослідження та подальшу інтерпретацію отриманих результатів здійснено спільно з науковим керівником д.х.н., проф. С. М. Ярмолюком та членами групи молекулярного моделювання відділу комбінаторної хімії ІМБіГ НАНУ. Аналіз результатів біологічного тестування in vitro та встановлення кореляційних залежностей "хімічна структура-біологічна активність" у низці досліджуваних хімічних сполук проводили спільно з к.х.н. В. Г. Бджолою. Параметризацію молекулярних топологій досліджуваних лігандів та налагодження системи віртуального скринінгу проведено спільно з О. Я. Яковенком.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертаційної роботи доповідались на Конференції молодих вчених в Інституті молекулярної біології та генетики НАН України (Київ, Україна, 2003), Конференції "CNCH-2003" (Харків, Україна, 2003), 3-й Міжнародній конференції "Інгібітори протеїнкіназ 2003" (Варшава, Польща, 2003), Міжнародній конференції "Wold Conference on Magic Bullets" (Нюрнберг, Німеччина, 2004), XX Українській конференції з органічної хімії (Одеса, Україна, 2004), 4-й Міжнародній конференції "Інгібітори протеїнкіназ 2005" (Варшава, Польща, 2005), 5-й Міжнародній конференції "Протеїнкінази" (Цюріх, Швейцарія, 2006), Міжнародній конференції "Новітні досягнення органічної хімії" (Судак, Україна, 2006).

Публікації. Результати дисертаційної роботи опубліковані у 3 статтях у наукових фахових журналах, а також представлені на 8 наукових конференціях у вигляді усних доповідей, постерних презентацій та тез. За результатами роботи було отримано 2 деклараційних патенти на винахід.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, огляду літератури, матеріалів і методів дослідження, результатів дослідження, які викладено у двох розділах, аналізу та узагальнення результатів роботи, висновків, списку використаних джерел, який нараховує 134 найменувань, та додатків. Дисертація містить 38 рисунків та 13 таблиць. Загальний обсяг дисертації складає 139 сторінок.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Матеріали та методи дослідження.

Віртуальний скринінг. Для віртуального скринінгу просторову структуру каталітичної субодиниці СК2 (рецептор) було взято з бази даних RCSB Protein Data Bank (ID: 1JWH). Сфери активного сайту (точки докінгу) розраховано програмами sphgen (пакет DOCK) та Connolly MS. Обертальні зв'язки та якірні елементи молекул лігандів ідентифікували програмою DOCK в автоматичному режимі. Множинні якірні елементи у структурі ліганду були дозволені. Орієнтаційний пошук здійснено із застосуванням автоматичного збігу. Було дозволено локальну мінімізацію та ре-мінімізацію енергії орієнтацій та конформацій ліганду і його якірних елементів. Параметри мінімізації енергії взято за умовчанням.

Молекулярна динаміка комплексів СК2-інгібітор у водному середовищі. Розрахунок молекулярної динаміки комплексів СК2-інгібітор (рецептор-ліганд) у водному середовищі проведено з використанням пакета програм GROMACS. Топології лігандів (формат файлів gro та itp) будували за допомогою програми TOPBUILDER. Часткові атомні заряди лігандів розраховували програмою GAMESS. Стартову позицію лігандів в активному сайті рецептора генерували за допомогою пакета програм DOCK. Структуру комплексу "ліганд-рецептор" розміщували в центрі кубічного боксу, після цього бокс заповнювали молекулами води (модель SPC216). Далі проводили мінімізацію енергії комплексу у водному оточенні. Фінальні координати системи рецептор-ліганд-розчинник, отримані в результаті мінімізації енергії, було використано для розрахунку "обмеженої" молекулярної динаміки протягом 40 пс, яка включала гармонічну прив'язку позицій важких атомів рецептора та ліганду до вихідних координат. Систему "білок-ліганд-вода", отриману в результаті "обмеженої" динаміки, брали як вихідну для розрахунку "повної" динаміки протягом 2 нс.

Термодинамічна інтеграція.Перехід (пертурбацію) системи зі стану Х в стан Y здійснювали шляхом поступової мутації параметрів, що описують систему X, в набір параметрів системи Y. Для проведення мутацій будували відповідні файли топологій, які описували початкову (X) та кінцеву (Y) структуру ліганду. Для інтерполяції ван-дер-ваальсових та електростатичних взаємодій застосовували помірний потенціал (soft-core potential), реалізований у програмі GROMACS.

Вільну енергію ДFbX–Y для усіх випадків розраховували з використанням 21 л-точки, тобто під час аналізу системи при л = 0...л = 1 інкремент дорівнював 0,05. Розрахунок Н(л)/ л проводили протягом 400 пс. Середнє значення похідних обчислювали при кожному значенні л, отриманий профіль вільної енергії було проінтегровано з використанням трапеційного методу. Оціночну похибку розраховано за допомогою методу блочного усереднення.

Результати досліджень та обговорення.

Пошук інгібіторів протеїнкінази СК2 серед похідних 4-амінохіназоліну. На першому етапі досліджень пошук інгібіторів СК2 проводили серед похідних 4-амінохіназоліну (рис. 1). Пригнічення активності CK2 похідними 4-амінохіназоліну до цього часу практично не вивчали. Проте відомо, що амінохіназоліни є найпоширенішими інгібіторами протеїнкіназ, зокрема циклін-залежних та тирозинових. З огляду на це проведено рецептор-орієнтований віртуальний скринінг бібліотеки 1000 похідних 4-амінохіназоліну. В результаті скринінгу відібрано 75 сполук для біологічного тестування in vitro.

R1=H, Ar, COOAlk

R2=H, Alk

R3=Alk, Ar, Het

R4=H

R5=H, Alk, Hal

R6=H

R7=H

4.57

IC50 = 7,7 мМ

Рис. 1. Структура та активність 4-амінохіназолінів;а – загальнахімічна структура похідних 4-амінохіназоліну; б – структура найактивнішої сполуки 4.57

а

б

Після проведення in vitro тестування виявили, що 26 сполук даного класу в концентрації 33 M пригнічують активність СК2 більш як на 50 %. Значення IC50 для найактивнішої сполуки 4.57 (рис. 1) склало 7,7 мМ.

З

Рис. 2. Сполука 4.57 в ATФ-зв'язувальному сайті CK2 (модель комплексу, отримана методом молекулярного докінгу). Відмічено водневий зв'язок, який потенційно може формуватись між лігандом та рецептором, зазначено його довжину (в ангстремах). Стрілками вказано ключові міжмолекулярні гідрофобні контакти

метою вивчення взаємодій, які забезпечують інгібіторну активність 4-амінохіназолінів, досліджено комплекси активних сполук з СК2, отримані методом молекулярного докінгу. Під час аналізу виявлено, що взаємодія сполук із активним сайтом СК2 переважно відбувається за рахунок гідрофобних контактів (рис. 2). Очевидно, основний внесок в стабілізацію комплексу вносить хіназолінове ядро, яке має гідрофобні контакти з вісьмома амінокислотними залишками АТФ-зв'язувального сайту. Найважливішими серед цих контактів є взаємодія ліганду з Phe113, Ile174, Val66 та Met163. Хіназоліновий гетероцикл щільно фіксується між залишками Phe113 та Ile174, причому його контакт із Phe113 реалізується за типом стекінг-взаємодії. Докінг не виявив утворення водневих зв'язків між лігандом та рецептором. Але у природних умовах існування комплексу можна припустити формування міжмолекулярних водневих зв'язків ліганду з залишком Val116 (так, як це показано на рис. 2).

Сприятливим є гідрофобний контакт карбоксифенілу в позиції R3 найактивнішої сполуки 4.57 із залишком Val66. Серед тестованих похідних 4-амінохіназоліну найбільшу інгібіторну активність стосовно СК2 виявляють сполуки з R3 = 4- або 3-карбоксифеніл. Амінохіназоліни з R3 = 4-карбоксифеніл виявляють вищу інгібіторну активність порівняно зі сполуками, які мають у цій позиції 3 карбоксифеніл. Можливо, це спричинено додатковою, крім контактів з Val66 та Val116, взаємодією 4-карбоксигрупи з His115, яка не спостерігається у випадку сполук з R3 = 3-карбоксифеніл.

Loading...

 
 

Цікаве