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

Аналіз траєкторій МД показав, що загалом сполуки ІР7 та ІР9 мають подібний тип зв'язування з СК2 (рис. 6, а,б). Вони розміщуються в АТФ-зв'язувальному сайті СК2, взаємодіють з гідрофобними залишками амінокислот С- та N-кінцевого доменів і утворюють водневі зв'язки з амінокислотними залишками Lys68 та Asp175. Для сполуки ІР7 спостерігали ще один водневий зв'язок між карбоксильною групою ліганду і г-карбоксильною групою Glu81.

Сполуки ІР7 та ІР9 утворюють гідрофобні контакти із низкою амінокислотних залишків АТФ-зв'язувального сайту СК2 (рис. 6, а,б). Контакти із залишками Phe113, Val66 і Ile174 є ключовими. Для сполуки ІР9 спостерігали слабку гідрофобну взаємодію з Phe113 порівняно із сполукою ІР7 (рис. 6, б).

Позиції лігандів у активному сайті СК2, розраховані програмою DOCK і взяті як стартові для розрахунку МД, є майже ідентичними для ІР7 та ІР9 (рис. 6, в).

У

Рис. 7. Схематичне зображення впливу хімічних замісників у позиціях R1, R2, R3, R4, R5 хінолонового ядра на біологічну активність 3-карбокси-4-(1Н)-хінолонів

процесі МД такий тип зв'язування зазнає певних змін. Протягом перших 20 пс динаміки, карбоксильна група інгібітора ІР7, обертаючись, формує додатковий зв'язок з Glu81, і до кінця розрахунку МД спостерігали довготривалі водневі зв'язки з Lys68, Asp175 та Glu81. Навпаки, інгібітор ІР9 зміщується відносно початкової позиції в напрямку шарнірної ділянки АТФ-зв'язувального сайту і втрачає стекінг-взаємодію з залишком Phe113, але посилює контакт хінолонового ядра та конденсованого по грані Н бензенового кільця з Leu45, Val53, Val66 та Ile174, зберігаючи водневі зв'язки з Lys68 та Asp175 (рис. 6, г).

Аналіз співвідношення "хімічна структура-біологічна активність" у ряду 3-карбокси-4-(1Н)-хінолонів. На основі даних біологічного скринінгу та запропонованого нами типу зв'язування похідних 4-(1Н)-хінолону з СК2 проаналізовано вплив замісників у хімічній структурі цих сполук на їхню біологічну активність (рис. 7). Найважливішим замісником у структурі похідних 4-(1Н)-хінолону є 3-карбоксигрупа. На відміну від похідних із 3-карбоксигрупою, похідні із 3-карбетоксигрупою мають значно нижчу активність. Відповідно до запропонованого типу зв'язування це можна пояснити формуванням стабільних водневих зв'язків 3-карбоксигрупи з амінокислотними залишками АТФ-зв'язувального сайту – Lys68 та Asp175.

Значний вплив на інгібіторну активність сполук має варіація замісників у позиціях R4 та R5 4-(1Н)-хінолону. Найбільшу активність виявляють сполуки, які в цих позиціях мають гідрофобні замісники. Варіація замісників у позиціях R2 та R3 4-(1Н)-хінолону менше впливає на біологічну активність сполук, що пояснюється незначною взаємодією замісників у цьому регіоні АТФ-зв'язувального сайту з амінокислотними залишками.

Визначення відносної енергії зв'язування нових інгібіторів СК2 методом термодинамічної інтеграції.Для розрахунку відносної вільної енергії нових інгібіторів СК2 – 3 карбокси-4-(1Н)-хінолонів, а також для передбачення їх більш активних похідних використано метод термодинамічної інтеграції (ТІ).

ТІ розраховано як для інгібіторів зі встановленою нами активністю, так і для "віртуальних сполук", отриманих за рахунок варіацій позицій атомів Хлору в гетероциклі ліганду. Напрямок проведених мутацій X → Y та результати розрахунків наведено в таблиці 4.

Результати розрахунків ТІ показали, що підвищення активності нового класу інгібіторів СК2 3-карбокси-4-(1Н)-хінолонів можна досягти через уведення до їхньої структури додаткових гідрофобних замісників, наприклад атомів Хлору. Причому, такі групи повинні локалізуватись у сприятливих зонах активного сайту СК2 (позиції R5, R4, R3 гетероциклу). Очевидно, що ефект буде зростати пропорційно величині гідрофобності замісників, тому вірогідно, що бромо- та йодо-заміщені похідні 3-карбокси-4-(1Н)-хінолонів будуть мати більшу активність, ніж хлоропохідні. У процесі розрахунку ТІ IP7 → ІР9 для ІР9 показано зміну типу зв'язування. При значенні параметра л = 0,75 на 85 пс розрахунку стартова позиція, що відповідала розрахованому типу зв'язування інгібітора ІР7, починала змінюватись на таку, що відповідає типу зв'язування інгібітора ІР9 (описано вище), і остаточно сформувалась протягом наступних значень л. Таким чином, отримані результати розрахунку загалом підтверджують експериментальні дані з біологічної активності інгібіторів ІР7 та ІР9, а також ще раз вказують на існування відмінностей у типах зв'язування інгібіторів ІР7 та ІР9.

Таблиця 4

Напрямок проведених мутацій

та відповідні значення Ki та ДДFb

Х

ДДFb, кДж/моль-1

Y

ІР7

Ki = 0,06 мM

11,45853

ІР9

Ki = 0,28 мM

ІР7

Ki = 0,06 мM

6,78941

ІР67

Ki = 0,48 мM

ІР7

Ki = 0,06 мM

6,83869

ІР55

Ki = 0,70 мM

ІР7

Ki = 0,06 мM

2,05721

ІРВ

ІР7

Ki = 0,06 мM

-4,34568

ІРТ

ІР7

Ki = 0,06 мM

-0,28738

ІРТ2

ІР7

Ki = 0,06 мM

9,42026

ІРТ3

Пошук інгібіторів СК2 серед похідних тетрагалогено-1,3-діоксо-2,3-дигідроізоіндолу. Для пошуку нових інгібіторів CK2 проводили також рецептор-орієнтований віртуальний скринінг великої бібліотеки низькомолекулярних органічних сполук, яка налічувала понад 70000 структур. Комбінаторна бібліотека мала значну диверсійність (різноманітність), оскільки складалася з багатьох хімічних класів. Серед сполук, відібраних за даними розрахунків, виявились три похідні тетрагалогено-1,3-діоксо-2,3-дигідроізоіндолу (TID) (рис. 8). Цей клас сполук раніше не досліджувався як інгібітори CK2. Але з літератури відомо, що галогеновані похідні інших класів сполук – бензотріазолу та бензімідазолу – є селективними інгібіторами CK2. У зв'язку з цим було вирішено ретельніше вивчити галогеновані 1,3-діоксо-2,3-дигідроізоіндоли.

Біологічне тестування показало, що ці сполуки значно пригнічують активність CK2. В табл. 5 наведено дані біологічного тестування для цього класу сполук. Як видно з таблиці, найактивнішим інгібітором є сполука 2.46 (IC50 = 0,15 мM).

R=Alk

Рис.8. Хімічна структуратетрагалогено-1,3-діоксо-2,3-ди-гідроізоіндолів

Для дослідження механізму дії знайдених інгібіторів 2.43 та 2.46 проведено кінетичні експерименти при різних концентраціях інгібітора та АТФ, константи інгібування склали 0,2 мM та 0,1 мM відповідно. Отримані дані вказують на те, що ці інгібітори конкурують із АТФ за сайт зв'язування СК2.

Для перевірки селективності дії знайдених інгібіторів досліджено вплив сполук 2.43, 2.45, 2.46 та 2.58 на активність протеїнкіназ DYRK1a, MSK1, GSK3 та CDK5. Результати тестів показали, що ці сполуки в концентрації 10 мM незначно пригнічують активність цих кіназ.

A

Б

Таблиця 5

Хімічні структури активних похідних тетрагалогено-1,3-діоксо-2,3-дигідроізоіндолів та їхні значення IC50

Сполука №

Структура

IC50, мM

Структура

IC50, мM

2.43

0,3

2.48

0,75

2.45

1

2.58

0,6

2.46

0,15

2.59

1,5

Loading...

 
 

Цікаве