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

За даними докінгу, всі активні похідні TID мають однаковий тип зв'язування з СК2 (рис. 9). Тетрагалоген-заміщений гетероцикл сполук розташовується в АТФ-зв'язувальному сайті СК2 аналогічно до місцерозташування тетрабромо-заміщеного кільця 4,5,6,7-тетрабромобензотріазолу (ТВВ) у комплексі ТВВ–СК2, структура якого визначена методом рентгеноструктурного аналізу. Найважливішою є взаємодія TID з Val53, Val66, Ile174 та Phe113. Слід зазначити, що TID може утворювати два водневі зв'язки, які формуються між карбоксильною групою ліганду й атомами Нітрогену б-амідної групи Trp176 і е-аміногрупи Lys68. ТВВ, у свою чергу, утворює два водневі зв'язки із амінокислотними залишками Lys68 та Glu81 за допомогою містка з двох молекул води.

На основі даних біологічного скринінгу та запропонованого нами типу зв'язування похідних TID проаналізовано вплив їхніх хімічних замісників на інгібіторну активність. Інгібіторні властивості цих сполук суттєво зменшуються у ряду тетраІ >> тетраBr > тетраCl. З цього можна зробити висновок, що гідрофобні взаємодії є найважливішими для інгібіторної активності TID.

Н

Рис. 9. Комплекс СК2–2.46, отриманий методом молекулярного докінгу. Вказано водневі зв'язки, які потенційно можуть формуватись між лігандом та рецептором, зазначено їхні довжини (в ангстремах). Стрілками вказано ключові міжмолекулярні гідрофобні контакти

а інгібіторну активність сполук значно впливає варіація замісника R, за участю якого утворюються два водневі зв'язки. Найбільш оптимальним замісником R є 2-іл-пропіонова кислота (сполука 2.46, IC50 = 0,15 мM). Заміна 2-іл-пропіонової кислоти на ацетил дещо зменшує активність (сполука 2.43, IC50 = 0,3 мM). Запропонована нами модель пояснює цей факт зменшенням гідрофобної взаємодії ліганду 2.43 з амінокислотними залишками Phe113, Ile95 через відсутність метильної групи (порівняно з лігандом 2.46). З іншого боку, збільшення об'єму замісників, що локалізуються в цій ділянці активного сайту, очевидно, спричинює стеричні ускладнення, дестабілізує комплекс в цілому та, як наслідок, зменшує активність інгібіторів (сполуки 2.47, 2.49 та 2.44, IC50 = 1,25 мM, 2 мM та 6,5 мM відповідно). Подовження карбонного ланцюга замісника R ізоіндолу (рис. 8) також зменшує активність сполук (R = ацетил, IC50 = 0,3 мM; R = 3-іл-пропіонова кислота, IC50 = 0,75 мM).

Інгібіторна активність похідних TID стосовно СК2 на сьогодні є однією з найвищих. Ці інгібітори можуть бути використані для подальшої структурної оптимізації та біологічних досліджень.

Рис. 10. Схематичне зображення спільних ознак інгібіторів СК2. HA – акцептор водню, HD – донор водню. Вказано ключові хімічні групи "оптимального" інгібітора СК2

Характеристика "оптимального" інгібітора СК2. Підсумовуючи отримані результати та опираючись на дані із структури раніше відомих інгібіторів СК2, можна зробити висновок, що для активного сайту СК2 найбільш "сприятливими" є сполуки, які характеризуються низкою спільних ознак (рис. 10). По-перше, це наявність жорсткого ароматичного ядра, що локалізується між гідрофобними залишками Phe113, Ile174 та Val66. Ароматичне ядро, як мінімум, повинно складатися з двох конденсованих кілець. По-друге, у ділянці локалізації кластера залишків Lys68, Asp175, Glu81 повинні бути донорно-акцепторні групи ліганду, за рахунок чого можуть утворюватись міжмолекулярні водневі зв'язки. По-третє, кількість обертальних зв'язків у структурі інгібітора повинна бути обмеженою до 2-3, інгібітор не повинен мати розгалужених та об'ємних замісників. По-четверте, з огляду на сприятливу орієнтацію донорно-акцепторних груп амінокислотних залишків шарнірної ділянки (таких як Val116 та Glu114) вони можуть утворювати міжмолекулярні водневі зв'язки. Отже є перспективним уведення відповідних замісників у структуру ліганду для того щоб ініціювати утворення водневих зв'язків у цій ділянці активного сайту.

ВИСНОВКИ

Використовуючи методи гнучкого докінгу та молекулярної динаміки, знайдено нові інгібітори протеїнкінази СК2 людини та досліджено особливості їхньої взаємодії з амінокислотними залишками активного центру ферменту. Запропоновано моделі зв'язування цих інгібіторів в активному центрі СК2, вироблено рекомендації для подальшої оптимізації їхньої структури.

  1. На основі молекулярних комплексів, розрахованих методом гнучкого докінгу, запропоновано модель взаємодії похідних 4-амінохіназолінів та 4-амінохінолінів з сайтом зв'язування АТФ протеїнкінази СК2. Згідно моделі, зв'язування інгібіторів цих класів сполук з СК2 відбувається в основному за рахунок гідрофобних взаємодій із залишками Phe113, Val66, Ile174 активного центру.

  2. Використовуючи методи молекулярного докінгу та молекулярної динаміки, для нових класів інгібіторів СК2 – 3 карбокси-4-(1Н)-хінолонів та тетрагалогено-1,3-діоксо-2,3-дигідроізоіндолів розроблено моделі їхньої взаємодії з активним центром ферменту. Показано, що ці класи інгібіторів взаємодіють з CK2 формуючи водневі зв'язки з амінокислотними залишками Lys68, Asp175, Glu81, Trp176, та утворюючи гідрофобні контакти з залишками Phe113, Val66, Val53, Ile174.

  3. Для отриманих інгібіторів СК2 – 4-амінохіназолінів, 4-амінохінолінів, 3 карбокси-4-(1Н)-хінолонів та тетрагалогено-1,3-діоксо-2,3-дигідроізоіндолів встановлена залежність "хімічна структура – біологічна активність".

  4. За допомогою методу термодинамічної інтеграції спрогнозовано структуру та активність низки похідних 3 карбокси-4-(1Н)-хінолонів in silico. Показано, що похідні з вищою інгібіторною активністю in vitro можна отримати за рахунок варіації числа та положень атомів Хлору хінолонового ядра.

  5. Запропоновано критерії структури "оптимального" інгібітора СК2, основними з яких є наявність жорсткого ароматичного ядра, присутність донорно-акцепторних груп у ділянці локалізації кластера залишків Lys68, Asp175, Glu81 та обмежена кількість ротабельних зв'язків. Розроблені критерії можуть бути використані для дизайну нових інгібіторів СК2.

  6. Ідентифіковано низку нових інгібіторів СК2 серед комбінаторних бібліотек 4-амінохіназолінів (ІC50 = 7,7 мМ) та 4-амінохінолінів (ІC50 = 9 мМ), а також два нових специфічних класи інгібіторів СК2 – тетрагалогено-1,3-діоксо-2,3-дигідроізоіндоли (ІC50 = 0,15 мМ) та 3 карбокси-4-(1Н)-хінолони (ІC50 = 0,3 мМ). На основі цих інгібіторів можуть бути створені біологічно активні сполуки для використання в молекулярно-біологічних дослідженнях та медичній практиці.

ПЕРЕЛІК НАУКОВИХ ПРАЦЬ,

ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

  1. Сапелкін В.М., Голуб А.Г., Яковенко О.Я., Бджола В.Г., Ярмолюк С.М. Пошук інгібіторів казеїнкінази 2 серед похідних 4-амінохіназоліну // Ukrainica Bioorganica Acta. – 2004. – Т. 1, № 1-2. – С.74-79.

Особистий внесок здобувача - віртуальний скринінг похідних 4-амінохіназоліну, аналіз залежності "хімічна структура-біологічна активність", власноруч написано основну частину статті.

  1. Сапелкін В.М., Голуб А.Г., Яковенко О.Я., Бджола В.Г., Ярмолюк С.М. Пошук інгібіторів протеїнкінази CK2 серед похідних 3-карбетокси-4-амінохіноліну // Ukrainica Bioorganica Acta. – 2005. – Т. 2, № 1. – С.28-32.

Особистий внесок здобувача - віртуальний скринінг похідних 3-карбетокси-4-амінохіноліну, розробка моделі їхнього зв'язування в активному сайті СК2, аналіз залежності активності 3-карбетокси-4-амінохінолінів від їх структури.

  1. Golub A.G., Yakovenko O.Y., Bdzhola V.G., Sapelkin V.M., Zien P., Yarmoluk S.M. Evaluation of 3-Carboxy-4(1H)-quinolones as Inhibitors of Human Protein Kinase CK2 // J. Med. Chem. – 2006. – Vol. 49, № 22. – P.6443-6450.

Особистий внесок здобувача - параметризація програм докінгу та молекулярної динаміки, докінг та розрахунок молекулярної динаміки похідних 3-карбоксихінолонів, побудова моделі їхнього зв'язування в активному сайті СК2, аналіз залежності "хімічна структура – біологічна активність", власноруч написано основну частину статті.

Loading...

 
 

Цікаве