WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

На правах рукописи

КАРЛИНСКИЙ ДАВИД МИХАЙЛОВИЧ

ИЗУЧЕНИЕ СВЯЗЫВАНИЯ ПЕРВОГО КОМПОНЕНТА СИСТЕМЫ

КОМПЛЕМЕНТА С НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫМИ СОЕДИНЕНИЯМИ МЕТОДАМИ

КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

02.00.10. – Биоорганическая химия

03.00.04. – Биохимия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Москва – 2009 1

Работа выполнена на кафедре биотехнологии и бионанотехнологии Московской государственной академии тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова и лаборатории химии протеолитических ферментов Института биоорганической химии им.

академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН.

Научные руководители:

доктор химических наук, профессор Каплун Александр Петрович кандидат химических наук, Попов Михаил Евгеньевич старший научный сотрудник

Официальные оппоненты:

доктор химических наук, профессор Плетнев Владимир Захарович кандидат химических наук, Шойбонов Батожаб Батожаргалович ведущий научный сотрудник

Ведущая организация:

Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН

Защита диссертации состоится “_” 2009 года в _ часов на заседании Диссертационного совета Д 212.120.01 при Московской государственной академии тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова по адресу: 119571, Москва, пр. Вернадского, 86.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИТХТ им. М.В. Ломоносова.

С авторефератом можно ознакомиться на сайте www.mitht.ru.

Автореферат разослан “_” 2009 года

Ученый секретарь Диссертационного совета, кандидат химических наук, старший научный сотрудник Лютик А.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Система комплемента получила свое название в конце XIX века. Она считалась дополнительной (англ. “complement”) к клеточному иммунитету.

Система комплемента состоит из более 30 белков плазмы крови и является частью врожденной иммунной системы, которая обеспечивает неспецифическую защиту организма от бактерий и прочих возбудителей болезней. Большинство белков комплемента неактивны до запуска системы, осуществляемого тремя путями: классическим, альтернативным и лектиновым.





Действие комплемента осуществляется также тремя путями: через хемотаксис, через опсонизацию и через лизис. При хемотаксисе некоторые компоненты комплемента служат для привлечения клеток иммунной системы, которые связываются с бактериями и фагоцитируют их. При опсонизации компоненты комплемента присоединяются непосредственно к бактерии, также привлекая фагоцитирующие клетки. При лизисе из компонентов комплемента происходит сборка мембрано-атакующего комплекса, создающего отверстие в мембране. При значительном количестве таких отверстий атакуемая клетка подвергается лизису за счет осмотических сил.

Комплемент состоит из компонентов (факторов) комплемента (C1-C9, B, D). В частности, компонент C1 состоит из субкомпонентов C1q, C1r и C1s, связывание первого из которых с антителом инициирует активацию комплемента по классическому пути.

Несвоевременная или чрезмерная активация системы комплемента способна оказывать негативное влияние на организм. Она играет роль в развитии таких патологических состояний как отторжение донорских органов при трансплантации, ишемические повреждения, сепсис, астма, аллергия, гломерулонефрит, системная красная волчанка, ревматоидный артрит, болезнь Альцгеймера, миастения, рассеянный склероз и др.

Потенциальную полезность создания местных ингибиторов системы комплемента можно оценить как высокую. Разработка наиболее эффективных ингибиторов является важной проблемой, представляющей значительный научный интерес. Наше исследование направлено на поиск низкомолекулярных ингибиторов классического пути комплемента, которые замедляют его активацию, осуществляющуюся при связывании C1q, субкомпонента С1, с иммуноглобулином G (IgG). Данные низкомолекулярные ингибиторы смогут быть использованы для разработки лекарственных препаратов.

На кафедре биотехнологии и бионанотехнологии МИТХТ им. М.В. Ломоносова поиск эффективных ингибиторов активации классического пути комплемента проводится уже давно и успешно, по большей части in vitro. Результаты работы этого направления могут быть найдены в работах лаборатории А.П. Каплуна кафедры биотехнологии и бионанотехнологии. Эмпирически было установлено, что эффективно ингибиторами являются молекулы вида R-A-R, где R — группы, несущие отрицательный заряд, A — гидрофобная (например, ароматическая) группировка. Однако место связывания (сайт связывания) этих молекул на глобуле C1q, отвечающее за ингибирование связывания C1q c IgG было неизвестно. Также неизвестен алгоритм поиска новых, более эффективных ингибиторов активации классического пути комплемента. Поэтому было решено провести исследования методами моделирования in silico для исследования механизма действия ингибиторов взаимодействия C1q с IgG и разработки метода быстрого предсказания их активности.

Данная работа посвящена исследованию механизма действия низкомолекулярных ингибиторов при помощи компьютерного моделирования, а также созданию и отработке алгоритма предсказания их активности in silico. Она представляет собой часть направления, развиваемого на кафедре биотехнологии и бионанотехнологии МИТХТ им. М.В. Ломоносова по созданию новых, высокоэффективных ингибиторов взаимодействия C1q с антителами и направления разработки вычислительных методов, развиваемого в лаборатории химии протеолитических ферментов Института биоорганической химии им. академиков М.М.





Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН.

Работа является частью научных исследований, проводимых на кафедре биотехнологии и бионанотенологии МИТХТ им. М.В. Ломоносова в рамках госбюджетной темы 1Б-5-356 “Исследования липидов, нуклеозидов, пептидов, ретиноидов методами биотехнологии и химического синтеза с целью создания препаратов медицинского назначения (онкологические и вирусные болезни, возрастные патологии)”, а также в рамках РНП “Развитие потенциала высшей школы” (проект №2.1.1.3243), госконтрактов с Роснаукой №№ 02.445.11.7355, 02.512.11.2144, 02.522.11.20011, при поддержке гранта РФФИ 06-04-49795.

Цели и задачи исследования.

1. На примере gC1q разработать расчетный метод определения неизвестных сайтов связывания конкурентных низкомолекулярных ингибиторов, которые затрудняют взаимодействие глобулярных белков с природными лигандами.

2. Провести поиск “ключевого” сайта среди сайтов связывания, полученных в п.1, определив активность каждого из этих сайтов в системе “гибкий лиганд – полужесткий рецептор”. В подобных условиях точность расчетов выше, чем в п.1, но требует отдельного рассмотрения каждого сайта связывания.

3. Теоретически предсказать активность ряда потенциальных ингибиторов взаимодействия C1q и IgG на основе компьютерного скрининга на модели сайта gC1q. Для этого необходимо решить следующие задачи:

Научная новизна работы.

Работа посвящена исследованию механизма взаимодействия глобулярной части C1q с отрицательно заряженными низкомолекулярными ингибиторами и компьютерному предсказанию их активности для поиска новых, более эффективных ингибиторов взаимодействия C1q с IgG. На основе инструментария «слепого» компьютерного докинга низкомолекулярных лигандов был впервые разработан метод предсказания места связывания низкомолекулярных конкурентных ингибиторов с макромолекулами, не имеющими выраженного сайта связывания. В процессе исследований построена модель связывания глобулярной части C1q с низкомолекулярными ингибиторами. Были найдены ранее неизвестные сайты связывания низкомолекулярных лигандов, потенциально ответственные за ингибирование взаимодействия C1q с IgG. На основе моделирования связывания с этими сайтами была предсказана IC50 ряда лигандов c неизвестной активностью и отработан механизм данного предсказания.

Практическая значимость работы.

Ингибиторы классического пути комплемента могут быть использованы при лечении таких болезней как инфаркт миокарда, отторжение органов при трансплантации, болезнь Альцгеймера и др. Нами предложен и реализован механизм предсказания активности низкомолекулярных лигандов как потенциальных ингибиторов активации классического пути комплемента, и для ряда веществ была теоретически рассчитана их ингибирующая активность.

Положения, выносимые на защиту.

1. Данные о расположении на глобулярной части C1q сайтов связывания низкомолекулярных лигандов, ответственных за ингибирование взаимодействия C1q и IgG.

классического пути комплемента при помощи компьютерного молекулярного докинга.

3. Рассчитанные теоретические значения IC50 для ряда лигандов с ранее неизвестной активностью как ингибиторов взаимодействия C1q и IgG.

Публикации. По материалам работы опубликованы: 2 статьи, тезисы к конференциям.

Апробация работы.

Материалы диссертации были доложены на III Международном симпозиуме "All About Intravenous Immunoglobulin Therapy (IVIG)" (Плевна, Болгария, 2005), Х Европейском конгрессе “Complement in Health and Disease” (Гейдельберг, Германия, 2005), XVIII Зимней молодежной научной школе "Перспективные направления физико-химической биологии и биотехнологии" (Москва, Россия, 2006), Национальном симпозиуме “ Computational Methods in Toxicology and Pharmacology Integrating Internet Resources (CMTPI-2007)” (Москва, Россия, 2007), II Молодежной Научно-Технической Конференции “Наукоемкие химические Технологии” (Москва, Россия, 2007), научной конференции “Химическая биология – Фундаментальные проблемы бионанотехнологии” (Новосибирск, Россия, 2009), III Международном симпозиуме “ Methods and applications of computational chemistry ” (Одесса, Украина, 2009).

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов и списка литературы. Работа изложена на страницах, содержит рисунков и таблиц.

Список литературы включает источников.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

1. Исследование сайтов связывания глобулярной части C1q с низкомолекулярными ингибиторами активации классического пути комплемента В 2003 году C. Garboriaud и другие исследователи методом рентгеноструктурного анализа была определена трехмерная структура глобулярной части C1q (gC1q); она доступна в базе данных Protein Data Bank (код 1pk6).

В результате этого для нас стало возможным проведение моделирования взаимодействия gC1q с веществами, проявившими активность в качестве ингибиторов взаимодействия C1q и IgG. На основе предоставленных Ю.Э. Андия-Правдивым и С.В. Буревой данных по структуре и измеренной in vitro активности ряда таких лигандов, мы приступили к моделированию взаимодействия gC1q с низкомолекулярными ингибиторами.

В случае взаимодействия C1q с низкомолекулярными лигандами расчет осложняется отсутствием структурно обособленного сайта связывания. Глобула C1q равномерно покрыта положительно заряженными остатками Lys и Arg, боковые цепи которых экспонированы в раствор и могут участвовать в связывании отрицательно заряженных лигандов.

Рис. 1. Трехмерная модель глобулярной части C1q (1pk6.pdb), вид в Swiss pdb viewer (Deep View).

низкомолекулярными ингибиторами при помощи программного пакета Autodock 3 был осуществлен так называемый “слепой” докинг, то есть докинг без заранее известного сайта связывания. При этом рецептор (gC1q) фигурировал в расчетах как жесткий, а лиганды – как гибкие, с возможностью вращения двугранных углов. В базе данных Protein Data Bank содержится кристаллографическая структура 1pk6.pdb с разрешением 1.85. Как видно на рисунке 1, gC1q состоит из трех цепей: A, B и C. Внизу рисунка справа можно наблюдать “окончания” цепей; на самом деле они продолжаются далее, образуя фибриллярную часть C1q.

С помощью программы AutoDock Tools (ADT) координатный файл 1pk6.pdb был дополнен данными о парциальных зарядах и доступности атомов растворителю.

С помощью Dundee PRODRG Server (Schuttelkopf A.W., van Aalten D.M.F. PRODRG:

a tool for high-throughput crystallography of protein-ligand complexes. Acta Crystallogr. D Biol.

http://davapc1.bioch.dundee.ac.uk/), использующего полуэмпирические методы расчета молекулярной преобразованы в трехмерные модели в форматах.pdb и Рис. 2. Трехмерная модель.pdbq (protein data bank with partial charges, формат дисульфата бисфенола, вид в Swiss Protein Data Bank c учетов частичных зарядов). pdb viewer.

Таблица 1. Лиганды, для которых был проведен докинг.

Компьютерный «слепой» докинг указанных здесь лигандов на gC1q был произведен на вычислительных мощностях Института биоорганической химии им. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова (рабочие станции: Athlon 2000+ и вычислительные кластеры). В результате докинга нами были получены как трехмерные модели связывания лигандов с глобулярной частью C1q (рис. 3.), так и расчетные свободные энергии связывания для этих лигандов.

Непосредственным результатом докинга 22 отрицательно заряженных низкомолекулярных лигандов на поверхность глобулы C1q явились компьютерные трехмерные модели с вариантами возможного связывания каждого из исследованных лигандов.

Для каждой из этих моделей связывания лиганда с рецептором была известна расчетная свободная энергия связывания (Estimated Free Energy of Binding).

Поиск на gC1q возможных сайтов связывания с низкомолекулярными лигандами на основе совпадения этих сайтов для рассматриваемых лигандов По результатам докинга наблюдалось явное сосредоточение лигандов в одних областях и избегание других областей. Проведя кластеризацию результатов с параметром 6, мы проанализировали совпадение сайтов связывания для разных лигандов. Так как каждый из этих лигандов является ингибитором связывания C1q и IgG, то сайт или сайты, ответственные за ингибирование, в модели должны связываться с каждым или почти с каждым из 22 рассмотренных лигандов (почти — с учетом возможных неточностей моделирования). Cайты, на которых происходило связывание не менее 80% лигандов, были рассмотрены на предмет минимального значения свободной энергии связывания.

Таких сайтов получилось 15, включая два раза учтенный кальций-связывающий сайт (с присутствующим и отсутствющим ионом Ca2+), а также еще 13 сайтов. Один из них, находящийся на месте крепления глобулярной части C1q к фибриллярной, был исключен как невозможный. Таким образом, потенциальных ключевых сайтов осталось 14 (см. Табл. 2.).

Таблица 2 представляет собой описание полученных нами моделей потенциальных “ключевых” сайтов связывания C1q с низкомолекулярными лигандами. Во втором столбце указано, сколько из 22 рассмотренных нами лигандов, согласно модели, связываются с данным сайтом. На включенных в таблицу рисунках показаны одновременные отображения моделей связывания gC1q и по одной конформации каждого из этих лигандов, которой соответствует лучшая расчетная свободная энергия связывания.

Таблица 2. Потенциальные “ключевые” сайты связывания C1q с низкомолекулярными лигандами.

(без Ca2+) Оценка корреляции между известными lnIC50 лигандов и рассчитанными свободными энергиями связывания Для конкурентного ингибирования соотношение между Гиббсовой свободной энергией связывания и IC50 (концентрацией ингибитора, вызывающей 50% ингибирование) выражается следующей формулой:

G - Гиббсова свободная энергия связывания, Т – температура (Т = 298.15 K), R – универсальная газовая постоянная (R = 8,314 Дж/(моль*К) = 1,987 кал/(моль*К)), Kd – сродство gC1q к IgG. Таким образом, поскольку при переходе от одного лиганда к другому значение в скобках формулы (2) неизменно, то G прямо пропорционально ln IC50, а значит, по корреляции расчетной свободной энергии связывания лиганда с сайтом связывания и ln IC50 можно оценить, является ли этот сайт ключевым для ингибирования.

Наибольший наш интерес первоначально привлек кальций-связывающий сайт 1 (без Ca2+), поначалу обладая коэффициентом соответствия R2=0.84. Однако с повышением количества исследуемых лигандов до 22 коэффициент соответствия R2 упал до 0.55 (после проверки на “промахи” – 0.64).

Стала понятна необходимость новых, более точных расчетов. Система “гибкий лиганд – жесткий рецептор” хорошо подходит для “слепого” докинга, который нам было необходимо провести для определения потенциальных “ключевых” сайтов связывания. Зная месторасположение этих сайтов, стало возможным провести более подробный расчет в системе “гибкий лиганд – полужесткий рецептор” уже для каждого сайта в отдельности.

Тем не менее, полученной нами на этом этапе корреляции уже было достаточно, чтобы грубо оценить активность потенциальных ингибиторов. На основе корреляции экспериментально полученных значений ln IC50 и теоретически рассчитанной G для ряда лигандов стало возможно оценить IC50 для новых лигандов, которые участвовали только в вычислительном эксперименте и не проходили исследований in vitro.

2. Предсказание активности потенциальных ингибиторов взаимодействия C1q и IgG в системе “гибкий лиганд – жесткий рецептор” После того, как в п.1 были найдены сайты связывания низкомолекулярных лигандов, предположительно, ответственные за ингибирование связывания C1q и IgG, задачей стала разработка расчетного метода предсказания IC50 низкомолекулярных веществ, являющихся потенциальными ингибиторами связывания C1q с IgG.

С помощью докинга гибких лигандов на найденные в п.1 сайты связывания на gC1q (модель жесткого рецептора) была оценена IC50 67 новых, не подвергавшихся исследованию in vitro молекул. Для этого были использованы двумерные структуры молекул, предложенных Ю.Э. Андия-Правдивым, С.В. Буреевой, Е. Лесовой и Н. Рукосуевой, исходя из их потенциального удобства для последующего синтеза. Процесс получения трехмерных структур выполнен как в п1. В таблицах 3-9 представлены результаты скрининга (отбора наиболее перспективных молекул) с использованием сайта связывания 1, который был предварительно отобран как ответственный за ингибирование взаимодействия C1q с IgG.

После того, как нами была предсказана активность ряда лигандов в качестве ингибиторов активации классического пути комплемента, на кафедре биотехнологии было in vitro проведено измерение IC50 нескольких из них.

Рис. 4. Общая структурная Рис. 5. Общая структурная Рис. 6. Общая структурная формула лигандов 1-17. формула лигандов 18-27. формула лигандов 28-30.

Таблица 3. Предсказание IC50 [мкМ] лигандов 1-17 на основе расчетной свободной энергии связывания [ккал/моль] с сайтом 1 (без Ca2+).

Таблица 4. Предсказание IC50 [мкМ] лигандов 18-30 на основе расчетной свободной энергии связывания [ккал/моль] с сайтом 1 (без Ca2+).

Таблица 5. Предсказание IC50 [мкМ] лигандов 31-40 на основе расчетной свободной энергии связывания [ккал/моль] с сайтом 1 (без Ca2+).

связывания [ккал/моль] с сайтом 1 (c Ca2+).

Таблица 7. Предсказание IC50 [мкМ] лигандов 49-59 на основе расчетной свободной энергии связывания [ккал/моль] с сайтом 1 (c Ca2+).

Рис. 7. Общая структурная формула лигандов 49-67.

Таблица 8. Предсказание IC50 [мкМ] лигандов 60-63 на основе расчетной свободной энергии связывания [ккал/моль] с сайтами 1 (c Ca2+ и без Са2+), 5 и 11.

лиган Таблица 9. Предсказание IC50 [мкМ] лигандов 64-67 на основе расчетной свободной энергии связывания [ккал/моль] с сайтами 1 (c Ca2+ и без Са2+), 5 и 11.

Таблица 10. Результаты экспериментального измерения IC50 нескольких из лигандов, чья активность была предсказана методом компьютерного скрининга в системе “гибкий лиганджесткий рецептор”.

Из табл. 10 видно, что предсказания на основе сайта 1 с ионом кальция показали себя не очень близкими к эксперименту. С их помощью можно отличить хороший ингибитор от плохого, но они недостаточны для более точных предсказаний. Требовалось получить более точный метод предсказания активности лигандов, поэтому с момента выхода программного пакета Autodock 4, поддерживающего работу в системе “гибкий лиганд – полужесткий рецептор” для отдельных сайтов (не для “слепого” докинга по всей поверхности gC1q), мы решили воспользоваться тем, что из п.1 нам уже известно расположение потенциальных “ключевых” сайтов связывания. Мы приступили к расчетам в системе “гибкий лиганд – полужесткий рецептор” для каждого из 14 найденных сайтов.

3. Исследование связывания отдельных потенциальных «ключевых» сайтов глобулярной части C1q с низкомолекулярными ингибиторами активации классического пути комплемента Поскольку программный пакет Autodock 3 работает с моделью жесткого рецептора, в результаты расчетов в п.1 были подвергнуты уточнению с помощью докинга на полужесткий рецептор, учитывающего подвижность некоторых боковых цепей C1q. Для этого нами был использован программный пакет Autodock 4.

В п.1 мы провели расчеты “слепого” докинга, в которых на весь рецептор (gC1q) приходилось по из 500 заходов докинга каждого из двадцати двух исследуемых лигандов (итого около 22 расчета по 500 заходов докинга), и затем, при анилизе результатов, были выявлены сайты связывания и результаты по конформациям и свободным энергиям связывания (Estimated Free Energy of Binding) были упорядочены на основе этих сайтов. В п.3 нас ожидала существенно более трудоемкая работа. Поскольку недавно вышедший к тому времени программный пакет Autodock4 учитывал подвижность только очень ограниченного (3-5) числа боковых цепей рецептора, то для каждого из 14 найденых нами в п.1 сайтов связывания надо было провести отдельный расчет для 22 лигандов (итого около 300 расчетов по 50-100 заходов докинга лиганда на рецептор). Для каждого из исследуемых сайтов была сделана модель рецептора, в которой ближайшие к потенциальному месту связывания (см. п.1) боковые цепи положительно заряженных аминокислотных остатков моделировались как гибкие, а остальной рецептор – как жесткий.

Аналогично п.1, для каждого из рассматриваемых сайтов нами были получены лучшие энергии связывания ряда лигандов (см. Табл. 11).

Таблица 11. Расчет лучшей свободной энергии (Estimated Free Energy of Binding, ккал/моль) связывания 22 лигандов на 14 сайтах связывания в системе “гибкий лиганд – полужесткий рецептор”.

После того, как на каждом потенциальном “ключевом” сайте для каждого лиганда была найдена конформация с наилучшей свободной энергией связывания (Estimated Free Energy of Binding), нами была проанализирована корреляция значений расчетной свободной энергии связывания лигандов с рецептором и натурального логарифма экспериментальной IC50, полученных in vitro в лабораториях кафедры биотехнологии и бионанотехнологии ln (IC 50, мкМ)эксп Рис. 8. Корреляция между расчетной свободной энергией связывания и экспериментально известными lnIC50 для сайта 13.

Построив для каждого из 14 потенциально “ключевых” сайтов связывания корреляцию между расчетной свободной энергией связывания и экспериментально известными lnIC50, мы получили значения коэффициента соответствия R2 для этих сайтов (см. таблицу 11). Наиболее сильная корреляция (R2 = 0,71, стандартная ошибка расчета свободной энергии — 0,90 Ккал/моль) соответствует сайту связывания 13 (см. таблицу 2), находящемуся на границе цепей B и C глобулы C1q вблизи положительно заряженных остатков ArgB150, LysC160 и HisC167. Рисунки 9-11 демонстрирует расположение в этом сайте связывания исследованных лигандов в конформациях, соответствующих минимальной свободной энергии связывания.

Рис. 9. Связывание лиганда Рис. 10. Связывание лиганда Рис. 11. Связывание лиганда Анализ низкоэнергетических конформацией показывает, что на сайте 13 лиганды связываются на границе цепей Bи C и координируются электростатическими взаимодействиями отрицательно заряженных групп лиганда с положительно заряженными боковыми группами остатков ArgB150, LysC160 и HisC167. Лиганд всегда связывается с LysC160.

Для одного из них, небольшого лиганда 16, это – единственное взаимодействие с одним из трех положительно-заряженных аминокислотных остатков сайта, но этот лиганд обладает низкоэнергетические ван-дер-Ваальсовы взаимодействия с остатками GlyB210, AlaB211, TyrС и с образующими дисульфидный мостик остатками CysС151 и CysС165. Кроме LysС160 они связываются либо с HisС167 (например, лиганд 17), либо с ArgB150 (например, лиганд 4), либо со всеми тремя положительно-заряженными аминокислотными остатками сайта (например, лиганд 22).

Анализ подвижности боковых цепей ArgB150 и LysC160 показал, что с точки зрения электростатических взаимодействий c этими остатками оптимальное расстояние между отрицательно заряженными атомами лиганда подобрано достаточно оптимально и в рамках данной модели уже не является основополагающим элементом само по себе.

подвижность лигандов (вращение вокруг двугранных углов), которая может менять расстояние между отрицательно заряженными группами, а также профиль сайта связывания, определяющий ван-дер-Ваальсовы взаимодействия с лигандом.

Переход к системе “гибкий лиганд-полужесткий рецептор” означает повышение точности предсказания активности низкомолекулярных ингибиторов. Нами был проведен дополнительный компьютерный скрининг нескольких лигандов с использованием результатов докинга в системе “гибкий лиганд-полужесткий рецептор”, и получены следующие данные (см. таблицу 12).

Таблица 12. Результаты экспериментального измерения IC50 нескольких из лигандов, чья активность была предсказана методом компьютерного скрининга в системе “гибкий лигандполужесткий рецептор”.

лиганда (интервал с учетом стандартной ошибки) После определения ключевого сайта связывания, по его координатам нами был проведен компьютерный скрининг нескольких лигандов в системе “гибкий лигандполужесткий рецептор”. В таблице 12 указаны значения расчетной IC50 и их сопоставление с результатами эксперимента in vitro. В среднем, результаты нового компьютерного скрининга оказались более близкими к экспериментальным данным, чем расчеты в системе “гибкий лиганд жесткий рецептор” (см. табл. 10), показывая более высокую точность нового метода.

ВЫВОДЫ

ингибиторов, которые препятствуют взаимодействию глобулярных белков с природными лигандами. В основе метода — соотнесение результатов «слепого молекулярного докинга» с экспериментальными данными по 2. На глобулярной части первого компонента комплемента C1q определены низкомолекулярных лигандов, ингибирующих взаимодействие между C1q и IgG (см. таблицу 2). Проведено предсказание степени участия каждого из указанных сайтов в процессе ингибирования. Сайт связывания на границе демонстрирует наиболее сильную корреляцию (R2=0,71) теоретически рассчитанных и экспериментальных параметров связывания. Связывание низкомолекулярных лигандов именно с этим сайтом, предположительно, вносит самый существенный вклад в ингибирование связывания C1q с IgG.

3. На основе полученной модели проведено теоретическое предсказание IC Экспериментально измеренные величины IC50 в 5 случаев из 6 попадают в интервал теоретического предсказания с учетом стандартной ошибки.

БЛАГОДАРНОСТИ

Автор благодарит Ю.Э. Андия-Правдивого, С.В. Бурееву, Е. Лесовую и Н. Рукосуеву (МИТХТ им. М.В. Ломоносова) за предоставленные результаты экспериментов in vitro и предложение формул лигандов для скрининга; Л.В. Козлова (НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Г.Н. Габричевского) за плодотворные идеи и дискуссии, заведующего лабораторией химии протеолитических ферментов ИБХ РАН Л.Д. Румша за организацию моей продуктивной работы в лаборатории, заведующего кафедрой биотехнологии и бионанотехнологии В.И. Швеца за организацию учебного процесса, Д.Е. Нольде (ИБХ им.

М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова) за помощь в высокопроизводительных вычислениях;

а также коллективы кафедры биотехнологии и бионанотехнологии МИТХТ и лаборатории химии протеолитических ферментов ИБХ РАН. Часть работы выполнена при поддержке гранта РФФИ 06-04-49795.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

1. Карлинский Д.М., Каплун А.П., Попов М.Е. Предсказание активности низкомолекулярных ингибиторов активации классического пути комплемента методом компьютерного скрининга. // Вестник МИТХТ. – 2009. – Т. 4., №3. – С.57-63.

2. Lubka Roumenina, Svetlana Bureeva, Alexander Kantardjiev, David Karlinsky, Julian E. AndiaPravdivy, Robert Sim, Alexander Kaplun, Michael Popov, Uday Kishore and Boris Atanasov.

Complement C1q-target proteins recognition is inhibited by electric moment effectors. // J. Mol.

Recognit. – 2007. – V.20., N5. – P.405-415.

3. D.M. Karlinsky, M.E. Popov, А.P. Kaplun. Computational screening in analysis of lowmolecular inhibitors of C1q-IgG interaction. // Book of Abstracts. Methods and applications of computational chemistry. 3rd international symposium. – Odessa. – Ukraine. 28 June – 2 July 2009.

– P.86.

4. Карлинский Д.М., Попов М.Е., Каплун А.П. Предсказание активности низкомолекулярных ингибиторов активации классического пути комплемента методом компьютерного скрининга. // Сб. трудов научной конференции “Химическая биология – Фундаментальные проблемы бионанотехнологии”. – Новосибирск. – Россия. 10-14 июня 2009. – С. 115.

5. Карлинский Д.М., Попов М.Е., Каплун А.П. Докинг как инструмент поиска сайтов связывания первого компонента системы комплемента с лигандами. // Тезисы докладов II молодежной научно-технической конференции "Наукоемкие химические Технологии". – Москва. – Россия. 16-18 октября 2007. – С. 45.

6. D.M. Karlinsky, M.E. Popov, А.P. Kaplun. Finding binding sites for low-molecular ligands on the surface of C1q with molecular docking. // Abstr. of the Fourth Int. Symposium "Computational Methods in Toxicology and Pharmacology Integrating Internet Resources (CMTPI-2007)". – Moscow. – Russia. 1-5 September 2007. – P.105.

7. Д.М. Карлинский, А.П. Каплун, М.Е. Попов. Докинг как инструмент для поиска сайта:

изучение взаимодействия низкомолекулярных ингибиторов с первым компонентом системы комплемента. // Тезисы докладов XVIII зимней молодежной научной школы "Перспективные направления физико-химической биологии и биотехнологии". – Москва. – Россия. 7- февраля 2006.

8. S.V. Bureeva, J.E. Andia-Pravdivy, A.M. Bichucher, M.A. Igumnov, V.V. Moskaleva, N.V. Rukosueva, D.M. Karlinsky, M.E. Popov, V.I. Popenko, L.V. Kozlov, A.P.Kaplun. Negative charged low weight compounds inhibit classical pathway of complement activation blocking C1qIgG interaction. // Abstr. of the 10th European Meeting on Complement in Health and Disease. – Heidelberg, Germany. – 9-13 September 2005. Mol. Immunol. 2006. V.43. – P.188.

9. S.V. Bureeva, A.M. Bichucher, J.E.Andia-Pravdivy, M.A. Igumnov, V.V. Moskaleva, N.V. Rukosueva, D.M. Karlinsky, M.E. Popov, L.V. Kozlov, А.P. Kaplun. Synthetical immunomodulators: inhibition of C1q-IgG interaction by negative charged low weight compounds.

// Abstr. of the III Int. Symposium "All About Intravenous Immunoglobulin Therapy (IVIG)". – Pleven. – Bulgaria. 2-5 June 2005. – P.53.



 
Похожие работы:

«Подколзин Иван Владимирович МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЯ С ИНДУКТИВНО СВЯЗАННОЙ ПЛАЗМОЙ И ДИСПЕРСИОННАЯ ЖИДКОСТНО-ЖИДКОСТНАЯ МИКРОЭКСТРАКЦИЯ НЕКОТОРЫХ РЕДКИХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИ ИДЕНТИФИКАЦИИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ 02.00.02 – аналитическая химия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Саратов 2013 2 Работа выполнена на кафедре химии Владимирского государственного университета имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых Научный руководитель...»

«Савчук Сергей Александрович Новые методические подходы к контролю качества алкогольной продукции и к выявлению наркотических веществ в биологических средах хроматографическими и хромато-масс-спектрометрическими методами Специальность 02.00.02 – Аналитическая химия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора химических наук Санкт-Петербург 2012 г. Работа выполнена в лаборатории токсикологии Национального научного...»

«ФАДЕЕВ ~рей Геннадьевич МОЛЕКУЛЯРНАЯ ПОДВИЖНОСfЬ И ПЕРВАПОРАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ГРЕБНЕОБРАЗНЫХ ПОЛИМЕРОВ С ФТОРАЛКИЛЬНЫМИ БОКОВЫМИ ГРУППАМИ. 02.00.06 - Химия высокомолекулярных соединений АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук. Москва, 1995 г. www.sp-department.ru Рабоrа выполнена в лаборатории поJJИМерных мембран ИнСТИiуrа...»

«КУРОЧКИН СЕРГЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ КИНЕТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СИНТЕЗА СВЕРХРАЗВЕТВЛЕННЫХ ПОЛИМЕРОВ МЕТОДОМ ТРЕХМЕРНОЙ РАДИКАЛЬНОЙ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ 02.00.06 – Высокомолекулярные соединения АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Черноголовка – 2008 www.sp-department.ru Работа выполнена в Институте проблем химической физики РАН Научный руководитель : кандидат химических наук Грачев Вячеслав Петрович Официальные оппоненты : доктор химических наук,...»

«Дрожжин Олег Андреевич Новые сложные перовскитоподобные оксиды кобальта Специальность 02.00.04 - физическая химия 02.00.01 - неорганическая химия Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Черноголовка - 2009 Работа выполнена в Институте Проблем Химической Физики РАН, на химическом факультете Московского Государственного Университета им. М.В. Ломоносова. Научные руководители: доктор химических наук Добровольский Юрий Анатольевич, доктор...»

«ЛУКОВА Галина Викторовна МЕТАЛЛОЦЕНЫ IVБ ГРУППЫ: ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ, ФОТОФИЗИЧЕСКИЕ И КООРДИНАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА 02.00.04 – физическая химия Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора химических наук Москва – 2009 Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте проблем химической физики РАН доктор химических наук, академик РАН А.Е. Шилов Научный консультант : доктор химических наук, профессор Официальные оппоненты : МЕЛЬНИКОВ Михаил Яковлевич...»

«ГАБДУЛЛИНА Гульнара Тимерхановна ДИТИОФОСФОРИЛЬНЫЕ ПРОИЗВОДНЫЕ КРЕМНИЯ, ГЕРМАНИЯ, ОЛОВА И СВИНЦА НА ОСНОВЕ ТЕРПЕНОЛОВ И ДИОЛОВ 02.00.08 - химия элементоорганических соединений Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата химических наук Казань - 2014 Работа выполнена в Химическом институте им. А.М. Бутлерова Федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования Казанский (Приволжский) федеральный...»

«УЛИХИН Артем Сергеевич ТРАНСПОРТНЫЕ СВОЙСТВА ПЕРХЛОРАТОВ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ И КОМПОЗИЦИОННЫХ ТВЕРДЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ НА ИХ ОСНОВЕ 02.00.21 – химия твердого тела АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Новосибирск – 2009 Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте химии твердого тела и механохимии Сибирского отделения РАН Научный руководитель : доктор химических наук Уваров Николай Фавстович Учреждение Российской академии...»

«Саяпин Юрий Анатольевич СИНТЕЗ 2-(ХИНОЛИН-2-ИЛ)ТРОПОЛОНОВ И НОВЫХ ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ РЕАКЦИЙ О-ХИНОНОВ С МЕТИЛЕНАКТИВНЫМИ ГЕТЕРОЦИКЛАМИ 02.00.03 – органическая химия Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Ростов-на-Дону – 2006 2 Работа выполнена в НИИ физической и органической химии Ростовского государственного университета Научный руководитель : доктор химических наук, старший научный сотрудник, Комиссаров Виталий...»

«Юрьева Елена Александровна СОЛИ СПИРОПИРАНОВ: ГАЛОГЕНИДЫ И МЕТАЛЛООКСАЛАТЫ. СИНТЕЗ, СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА 02.00.04 - физическая химия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Черноголовка – 2009 Работа выполнена в Институте проблем химической физики Российской Академии Наук д.х.н., профессор, академик Научный руководитель : Алдошин Сергей Михайлович доктор физико-математических наук Официальные оппоненты : Шибаева Римма Павловна Институт...»

«Кондратенко Михаил Сергеевич Влияние полибензимидазолов на структуру трехфазной границы, протонную проводимость и механизмы деградации поверхности платины в активных слоях электродов фосфорнокислотных топливных элементов Специальности: 02.00.06 – высокомолекулярные соединения 02.00.05 – электрохимия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Москва – 2013 Работа выполнена на кафедре физики полимеров и кристаллов физического...»

«БАРАНОВ ЕВГЕНИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ МОЛЕКУЛЯРНОЕ, КРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ, ЭЛЕКТРОННОЕ СТРОЕНИЕ о-ХИНОНОВЫХ И о-ИМИНОХИНОНОВЫХ КОМПЛЕКСОВ СУРЬМЫ(V) И ОЛОВА(IV). 02.00.04 – физическая химия (химические наук и) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Нижний Новгород 2011 Работа выполнена в лаборатории Наноразмерных систем и структурной химии Учреждения Российской академии наук Института металлоорганической химии им. Г.А. Разуваева РАН. Научный...»

«Охлупин Юрий Сергеевич ИССЛЕДОВАНИЕ ОБМЕНА И ДИФФУЗИИ КИСЛОРОДА В КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛАХ La0.8Sr0.2Fe0.7Ni0.3O3– – Ce0.9Gd0.1O1.95 МЕТОДОМ РЕЛАКСАЦИИ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ 02.00.21 – химия твердого тела АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Новосибирск — 2011 Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте химии твердого тела и механохимии Сибирского отделения РАН доктор химических наук Научный руководитель : старший...»

«Рыкунов Алексей Александрович ПЕРЕНОСИМОСТЬ КВАНТОВО-ТОПОЛОГИЧЕСКИХ АТОМНЫХ И СВЯЗЕВЫХ ДЕСКРИПТОРОВ В РЯДУ ЗАМЕЩЕННЫХ ГИДРОПИРИМИДИНОВ специальность 02.00.04 — физическая химия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Москва — 2011 Работа выполнена на кафедре квантовой химии факультета естественных наук Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева Научный руководитель : доктор физико-математических наук, профессор...»

«КОСОЛАПОВА ЛИЛИЯ СЕРГЕЕВНА СИНТЕЗ, СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА НОВЫХ ТИОПРОИЗВОДНЫХ АЗОТСОДЕРЖАЩИХ ГЕТЕРОЦИКЛОВ НА БАЗЕ 3-ПИРРОЛИН-2-ОНА 02.00.03 – органическая химия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Казань – 2013 2 Работа выполнена на кафедре органической химии Химического института им. А.М. Бутлерова федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования Казанский (Приволжский)...»

«КУРОЧКИН СЕРГЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ КИНЕТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СИНТЕЗА СВЕРХРАЗВЕТВЛЕННЫХ ПОЛИМЕРОВ МЕТОДОМ ТРЕХМЕРНОЙ РАДИКАЛЬНОЙ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ 02.00.06 – Высокомолекулярные соединения АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Черноголовка – 2008 Работа выполнена в Институте проблем химической физики РАН Научный руководитель : кандидат химических наук Грачев Вячеслав Петрович Официальные оппоненты : доктор химических наук, доцент Лачинов Михаил...»

«КОШЕЛЕВА Екатерина Валентиновна ТВЕРДЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ В СИСТЕМАХ CaY2S4-Yb2S3 и CaYb2S4-Y2S3 Специальность: 02.00.05 – Электрохимия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Екатеринбург - 2014 2 Работа выполнена на кафедре неорганической и физической химии ФГБОУ ВПО Вятский государственный университет, г. Киров Калинина Людмила Алексеевна, Научный руководитель : кандидат химических наук, доцент ФГБОУ ВПО Вятский государственный университет,...»

«ЛИ ВИТАЛИЙ МОЕСЕЕВИЧ СИНТЕЗ АЗА-ДИАРИЛЭТИЛЕНОВ ДЛЯ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОТОПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЕЙ И ЛОГИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ 02.00.03 – органическая химия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Черноголовка – 2011 Работа выполнена в лаборатории органической и супрамолекулярной фотохимии отдела нанофотоники Института проблем химической физики РАН Научный руководитель : доктор химических наук Будыка Михаил Федорович Официальные оппоненты : доктор химических...»

«ДЕВЯТОВА НАДЕЖДА ФЕДОРОВНА СИНТЕЗ, СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА ПРОДУКТОВ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МУКОХЛОРНОЙ КИСЛОТЫ С СЕРОСОДЕРЖАЩИМИ НУКЛЕОФИЛАМИ 02.00.03 - органическая химия Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Казань – 2008 Работа выполнена на кафедре органической химии Химического института им. А.М. Бутлерова государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Казанский государственный университет им. В.И.Ленина...»

«ТРОШИНА Олеся Анатольевна ПОЛУЧЕНИЕ ВОДОРАСТВОРИМЫХ ПРОИЗВОДНЫХ ФУЛЛЕРЕНОВ, ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ 02.00.04 – Физическая химия 02.00.03 – Органическая химия Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Черноголовка-2007 Работа выполнена в Институте проблем химической физики РАН Научный руководитель : доктор химических наук, профессор Любовская Римма Николаевна Официальные оппоненты : доктор...»






 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.