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

Замісник R1 у другій позиції 4-амінохіназоліну (на рис. 2 R1 = 3 метилфеніл), має слабкі гідрофобні контакти з Ile174 і переважно експонується у розчинник. Тому, згідно з просторовою структурою розрахованого комплексу, наявність у цій позиції гетероциклу розгалужених гідрофобних замісників знижує інгібіторну активність похідних4-амінохіназоліну щодо СК2 в біологічних тестах.

R1=Alk, Ar

R2=H

R3=H, Alk, OAlk Ar, COOAlk, Hal

R4=H, Hal

R5=H, Alk, OAlk, Hal, CF3

R4, R5=benzo

Рис. 3. Хімічна структура похідних 4-амінохіноліну

2 4-. результати, отримані при дослідженнях взаємодій похідних4-амінохіназоліну з активним сайтом СК2, ми звернули увагу на хімічний клас 4-амінохінолінів (рис. 3). Дотепер ці сполуки не досліджували як інгібітори СК2, а їхня загальна хімічна структура є дуже подібною до 4-амінохіназолінів. З огляду на це клас 4-амінохінолінів було обрано для наступного етапу пошуку інгібіторів СК2 та вивчення особливостей будови їхніх комплексів. Для цього провели віртуальний скринінг наявної бібліотеки 1565 похідних 4-амінохіноліну і відібрали 52 сполуки для біологічного тестування.

19 похідних 4-аміно-3-карбетоксихіноліну в концентрації 33 M пригнічували активність CK2 більш як на 50 %. Найактивнішими виявились сполуки 1.14 (IC50 = 19 М), 1.15 (IC50 = 17 М), 1.16 (IC50 = 19 М), 1.32 (IC50 = 9 М). Їхню хімічну структуру наведено в табл. 1.

За допомогою методу молекулярного докінгу показано, що всі перелічені активні сполуки мають схожий тип зв'язування (рис. 4), який подібний до зв'язування амінохіназолінів з СК2 (описано вище). Основний внесок у стабілізацію комплексу робить хінолінове ядро, яке має гідрофобні контакти з сімома амінокислотними залишками активного центру. Було також виявлено фіксацію хінолінового ядра між залишками Phe113 і Ile174, та стекінг-взаємодію з Phe113. Докінг ідентифікував водневий зв'язок між карбетоксигрупою ліганду та залишками Lys68 (рис. 4). Атом Оксигену карбонільної групи ліганду та атом Нітрогену б-амідної групи Asp175 знаходяться на відстані 3,04 Е. Тому можна очікувати, що між ними також утворюється водневий зв'язок, коли комплекс існує у природних умовах.

Комплекси сполук із CK2, отримані in silico, зіставлено з даними біологічного тестування з метою з'ясування впливу хімічної природи замісників на біологічну активність 4-аміно-3-карбетоксихінолінів. На їхню активність найбільший вплив має замісник R3. Активність найвища за умови, коли R3 = СOOEt. Карбетоксигрупа ліганду має гідрофобні контакти з Leu45, Val66, Val116, Asn118 та Met163, заміна в ній етилу на метил, очевидно, спричинює втрату додаткових контактів з Leu45, Val116 та Asn118 і значно зменшує інгібіторну активність сполук. Біологічні тести показали,

Таблиця 1

Хімічна структура та інгібіторна активність сполук 1.14, 1.15, 1.16, 1.32

1.14

1.15

1.16

1.32

Структура

IC50, M

19

17

19

9

що на активність 4-аміно-3-карбетоксихінолінів значно впливає варіація замісника R1. У всіх комплексах активних сполук 1.14, 1.15, 1.16, 1.32 цей замісник має гідрофобні контакти із трьома амінокислотними залишками АТФ-зв'язувального сайту Met163, Ile174 та Asp175. Значно більша активність сполуки 1.32 (R1 = 4-ацетамідофеніл), можливо, пояснюється тим, що навколо ацетамідної групи ліганду розташовані амінокислотні залишки ферменту Asp175 та His160, які можуть утворювати з нею водневі зв'язки. Отже, на наш погляд, збільшення інгібіторної активності лігандів можна досягти варіацією радикала в позиції R1 за рахунок утворення ним додаткових водневих зв'язків.

Р

Рис. 4. Сполука 1.32 в ATФ-зв'язувальному сайті CK2 (модель комплексу, отримана методом молекулярного докінгу). Відмічено водневі зв'язки, які потенційно можуть формуватись між лігандом та рецептором, зазначено їхні довжини (в ангстремах). Стрілками вказано ключові міжмолекулярні гідрофобні контакти

R1=H, Alk

R2=H, Alk, Hal

R3=H, Alk, OAlk, Hal, OAr COOAlk, Hal

R4=H, Hal, CF3, Het, Alk

R5=H, Alk, OAlk, Hal

R4, R5=benzo

R6=H, Et

Рис. 5.Загальна хімічна структура похідних 3-карбокси-4-(1Н)-хінолонів

озробка нових інгібіторів СК2на основі 3-карбокси-4-(1Н)-хінолонів.Ґрунтуючись на аналізі взаємозв'язку хімічної структури та біологічної активності 4-амінохіназолінів та 4-амінохінолінів, для наступного етапу дослідження взяли структурно подібний хімічний клас 4-(1Н)-хінолонів. Окрім структурної подібності до 4-амінохіназолінів та 4-амінохінолінів, цей клас цікавий тим, що для нього відсутні літературні дані щодо інгібіторної активності стосовно протеїнкіназ. Тому провели віртуальний скринінг наявної комбінаторної бібліотеки 1045 похідних 4-(1Н)-хінолону (рис. 5). Із 81 похідних 4-(1Н)-хінолону, відібраних за результатами докінгу, 4 сполуки (3.7, 3.9, 3.55 та 3.67) виявили високу активність у біологічних тестах (табл. 2). Кінетичні експерименти показали, що ці сполуки є АТФ-конкурентними.

3.7 3.9 ( 7 9) СК2 ' / (. 3). , 2. DYRK1, 7 35 %. , СК2, , – IQA – DYRK1 31 ( IC50 1 6 ). 3 -4-(1)- СК2 .

Таблиця 2

Хімічна структура та інгібіторна активність сполук3.7, 3.9, 3.55, 3.67

3.7 (ІР7)

3.9 (ІР9)

3.55 (ІР55)

3.67 (ІР67)

Ki, M

0,06

0,28

0,48

0,15

IC50, M

0,3

1,0

0,8

2,0

Т

A

аблиця 3

Залишкова активність низки протеїнкіназ після додавання інгібіторів ІР7 та ІР7 у концентрації 10 М

Протеїн-кіназа

Активність після додавання ІР7, %

Активність при додаванні ІР9, %

Протеїн-кіназа

Активність при додаванні ІР7, %

Активність при додаванні ІР9, %

CK2

JNK3

ROCK-I

p56 LCK

11

74

85

87

25

81

78

80

DYRK1a

MSK1

GSK3

CDK5

35

71

>50

>50

85

89

>50

>50

Дослідження молекулярної динаміки комплексів СК2-ІР7 та СК2-ІР9, побудова моделі взаємодії 3-карбокси-4-(1Н)-хінолонів з АТФ-зв'язувальним сайтом СК2. Для аналізу типів зв'язування інгібіторів ІР7 та ІР9 із СК2 нами вперше було проведено розрахунок молекулярної динаміки (МД) комплексів СК2–інгібітор у часовому діапазоні 2 нс. У результаті розрахунків отримано стабільні траєкторії МД для комплексів СК2 – ІР7, СК2 – ІР9 та не зв'язаної з АТФ чи інгібітором молекули СК2. Отримані траєкторії МД використано для вивчення типів зв'язування інгібіторів ІР7 та ІР9 з ферментом, а також для експериментів з термодинамічної інтеграції.

Рис. 6. Інгібітори ІР7 та ІР9 в АТФ-зв'язувальному сайті СК2. Відмічено водневі зв'язки, які потенційно можуть формуватись між лігандом та рецептором, вказано їхні довжини (в ангстремах). Типи зв'язування інгібіторів ІР7 (а) та ІР9 (б) в активному сайті СК2 отримані в результаті розрахунку МД. в – стартові позиції ІР7 та ІР9 взяті для розрахунку МД.г – суперпозиція типів зв'язування інгібіторів ІР7 та ІР9 в активному сайті СК2, що розраховані МД

Loading...

 
 

Цікаве