Введение к работе
Актуальность темы. Помимо традиционного подхода к поиску новых биологически активных соединений, на сегодняшний день большое распространение получил направленный поиск ингибиторов, действующих на заранее определенную терапевтическую мишень. Для успешного поиска соединений, обладающих заданными качествами, необходимо существенное развитие целых областей научного знания на стыке химии, физики и биологии.
Благодаря развитию экспериментальных методов структурной биологии, в настоящее время известны трехмерные структуры многих белков, в том числе являющихся терапевтическими мишенями различных заболеваний. Располагая структурной информацией, можно с помощью методов теоретической химии моделировать свободную энергию и геометрию координации химических соединений в активных центрах белков и рассчитывать специфичность их действия по отношению к мишени выбранного заболевания, а также профиль селективности по отношению к остальным мишеням. В настоящее время существует множество методов молекулярного моделирования, однако тот факт, что во многих случаях их точность оказывается неудовлетворительной, демонстрирует необходимость в ее повышении.
Настоящая работа посвящена исследованию особенностей применения методов моделирования свободной энергии и геометрии координации низкомолекулярных соединений с терапевтическими мишенями в направленном поиске новых биологически активных молекул.
Цель работы. В работе преследовались следующие основные цели:
Моделирование структур и свободных энергий образования комплексов киназ с их ингибиторами методом молекулярного докинга для предсказания селективности киназных ингибиторов.
Исследование факторов, влияющих на точность моделирования координации органических соединений с белками методом докинга применительно к поиску новых соединений, в особенности -фрагментных соединений, связывающихся с заданным белком -терапевтической мишенью.
Направленный поиск новых соединений, способных к координации и ингибированию каталитической активности ферментов киназ.
Научная новизна и практическая значимость работы.
Проведено исследование точности моделирования профилей термодинамической и конформационной совместимости ряда лекарств и лекарственных кандидатов с протеинкиназами - терапевтическими мишенями
онкологических заболеваний - методом молекулярного докинга. Показана высокая точность данного метода (77%), делающая его пригодным для решения широкого спектра задач направленного поиска новых биологически активных соединений.
Показано, что использование информации о консервативных направленных взаимодействиях между ферментом и его ингибиторами позволяет повысить эффективность поиска новых активных ингибиторов ферментативной активности в среднем в 1,5 раза.
Методом виртуального скрининга обнаружены новые производные 2-гидроксифенола, способные к координации в активном центре и ингибированию ферментативной активности протеинкиназ EphA2 и АСК1, а также 18 других тирозинкиназ.
Предложена методика направленного поиска молекулярных фрагментов, способных к координации в активных центрах белков. С использованием разработанной методики найдено 4 соединения, ингибирующих ферментативную активность протеинкиназы CDK2 - терапевтической мишени онкологических заболеваний - в микромолярной концентрации.
Полученные результаты могут служить основой для дальнейшей разработки методов направленного поиска низкомолекулярных ингибиторов, способных к координации с терапевтическими мишенями различных заболеваний.
Апробация работы. Основные результаты работы были представлены на Московском международном конгрессе "БИОТЕХНОЛОГИЯ: состояние и перспективы развития" (Москва, 2009), IV Российском симпозиуме "Белки и пептиды" (Казань, 2009), международной конференции ACS Fall 2010 (Бостон, США, 2010) и IV молодежной конференции ИОХ РАН (Москва, 2010).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 статьи и 5 тезисов в сборниках докладов научных конференций.
Структура и объем работы. Работа изложена на страницах
