معلومة

في الالتحام الجزيئي ، ما هو الفرق بين الترابط والعامل المساعد؟

في الالتحام الجزيئي ، ما هو الفرق بين الترابط والعامل المساعد؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

في جانب الالتحام الجزيئي ، ما هو الفرق بين Ligand والعامل المساعد؟ هل يمكن استخدام العامل المساعد مثل يجند للالتحام مع الهدف؟


Ligand هو مصطلح شامل للربط غير التساهمي اى شئ. يمكن أن يكون العامل المساعد أو الركيزة أو المنظم الخيفي عبارة عن يجند. هذا تعريف كيميائي حيوي يجند ، لا تخلط بينه وبين تعريف كيميائي رسمي للليغند.

ما يهم بشكل عام بشأن العوامل المساعدة هو أنها ليست بروتينًا ، ولكنها ضرورية للنشاط البيولوجي للبروتين. يمكن أن تكون أيونًا معدنيًا ، أو مركبًا عضويًا ، أو فيتامينًا ، وما إلى ذلك. تُعرف المجمعات العضوية التي تعمل كعوامل مساعدة أيضًا باسم الإنزيمات المساعدة. تسمى العوامل المساعدة التي ترتبط بإحكام أو ترتبط تساهميًا بالمجموعات الاصطناعية. يُطلق على البروتين الذي لا يحتوي على العوامل المساعدة المطلوبة اسم إنزيم apoenzyme ، ويسمى مع عوامله المساعدة holoenzyme.

ضع في اعتبارك أن تكون في موضوع هذا الموقع ، فأنت بحاجة إلى إجراء بعض الأبحاث مسبقًا وإنتاج سؤال مُركّز ومدروس. تقدم ويكيبيديا بانتظام نفس الإجابة حرفيا!


إرساء جامد


العودة إلى الفهرس.
إرساء البروتين والبروتين:
تتضمن هذه المشكلة بروتينين لهما نفس الحجم تقريبًا. لذلك ، عادةً ما يكون موقع الالتحام عبارة عن سطح "مستوٍ" أكثر مما هو عليه في إرساء بروتين يجند ، وتكون الحالات التي يحدث فيها الالتحام عندما يكون أحد الجزيئات داخل تجويف في الجزيء الآخر نادرة جدًا.

هناك العديد من القوى الفيزيائية والكيميائية التي تتفاعل بين الجزيئين. تُستخدم هذه القوى لتحديد درجات الالتحام المختلفة التي تقيس مدى جودة كل حل. تأخذ هذه الدرجات في الاعتبار قوة هذه القوى ومعقولية حل الالتحام.
أهم القوى هي:

    القوة الأكثر أهمية التي تقرب أجزاء من الجزيئات من بعضها البعض أكثر من بعضها البعض وفقًا لشحنتها الكهربائية.
    هذه القوة مهمة للغاية عندما تكون الجزيئات قريبة وسطح التلامس كبير.
    صيغة هذه القوة هي أ / (ص 6) - ب / (ص 12) أين أ و ب هي ثوابت و ص هي المسافة بينهما. لاحظ أنه عند المسافة ص صغير جدًا ، فهناك قوة رفض كبيرة تفرق بينهما.

يمكن تحديد مشاكل الإرساء رسميًا على النحو التالي:
يترك أ ، ب أن يكونا جزيئين صلبين بتمثيلهما الهندسي في R 3. نود إيجاد تحول جامد T: R 3 -> ص 3 بحيث يكون سطح التلامس بينهما تي. أ و ب هو الحد الأقصى.

يتم تعريف سطح التلامس على أنه السطح الذي تكون فيه المسافة بين الجزيئات أصغر من عتبة معينة.
لاحظ أننا سنحاول عادةً تحقيق سطح تلامس يكون "كبيرًا بدرجة كافية" بدلاً من "الحد الأقصى" وأننا نحاول عادةً زيادة ليس حجم سطح التلامس ولكن الدرجة التي تقيس جودة حلول الإرساء المقترحة. هاتان المعلمتان مترابطتان ولكنهما ليسا متكافئين. العودة إلى الفهرس.

خوارزمية DOCK (Kuntz et al.)
تم تطوير الإصدار الأساسي من هذه الخوارزمية بواسطة Kuntz et al. في جامعة كاليفورنيا منذ أكثر من 15 عامًا ، وعلى الرغم من عمرها ، إلا أنها لا تزال تعتبر طريقة ناجحة لحل مشكلة الالتحام الصلبة وتستخدم كنقطة مرجعية لخوارزميات أخرى.
الخوارزمية بطيئة نوعًا ما وبالتالي تواجه صعوبات في التعامل مع الأسطح الكبيرة. لذلك يتم استخدامه بشكل أساسي في حل الالتحام البروتيني ليجند أثناء محاولة التركيز على مواقع "مثيرة للاهتمام" على سطح الجزيئات.

  1. احسب السطح الجزيئي باستخدام طريقة كونولي. ناتج هذه المرحلة عبارة عن مجموعة من النقاط على السطح الجزيئي "الأملس" بقيمتها الطبيعية.
  2. SPHGEN (Sphere Generator) - تخلق هذه المرحلة تمثيلًا جديدًا للسطح الجزيئي للبروتين والرابط باستخدام "الذرات الزائفة" (انظر أدناه) ثم تستخدم هذا التمثيل للعثور على مواقع الالتحام المعقولة على السطح الجزيئي - مواقع الالتحام هذه التي يبحث عنها SPHGEN هي تجاويف في سطح المستقبل. تركز بقية الخوارزمية على هذه المواقع فقط.
    هذه المرحلة حاسمة لنجاح الخوارزمية وسيتم شرحها بمزيد من التفصيل أدناه.

يتكون SPHGEN من المراحل التالية:
(أنا) لكل زوج على نقاط كونولي صأنا، صييتم وضع كرة تمر عبر هذا الزوج بحيث يكون مركزها على إحدى النقاط العادية (انظر الصورة 2) .
تذكر أن كل صأناهي نقطة على سطح ذرة معينة لأحد الجزيئات.
نحدد الآن سمعيار(ط) = أنا>
(II) بافتراض وجود ن يشير كونولي ، إذن لكل منهما 1 & lt = i & lt = n و صأناعلى سطح المستقبل ، نرمي جميع الكرات الموجودة فيه سمعيار(أنا) واترك فقط الذي يحتوي على أصغر نصف قطر. هذا يرمي جميع المجالات التي تخترق سطح المستقبل.
(ثالثا) اترك فقط المجالات حيث ثيتا & lt 90 o (انظر الصورة 2). وإلا فإن النقاط التي تحدد الكرة ، صأنا و صي، تكون قريبة جدًا من بعضها البعض ، وبالتالي فهي غير موجودة في تجويف على سطح المستقبل.
(4) لكل ذرة ، اترك فقط الكرة التي لها أقصى نصف قطر. هذه الخطوة تترك فقط الكرات التي "تلامس" سطح الذرة.
(ت) إذا كانت النقاط التي تحدد الكرة ، صأنا و صي، تنتمي إلى ذرتين مختلفتين ، والمسافة بين هذه الذرات على التسلسل الجزيئي أقل من 4 - تجاهل الكرة. يتم ذلك لأن طول المنحنى على حلزون ألفا هو 3.6 ونرغب في عدم التعامل مع هذه المواقع كمواقع إرساء محتملة.

تسمى المجالات المتبقية الذرات الزائفة.
تبحث المرحلة التالية عن مجموعات من الذرات الزائفة المتقاطعة. يشير وجود هذا النوع من الكتلة إلى وجود تجويف في السطح الجزيئي ، والذي يعتبر موقعًا جيدًا لرسو السفن.

الشكل 2 - نقطتان صأنا و صي على سطح كونولي مع وضعها الطبيعي (باللون الأحمر). الكرة في هذا الشكل في سمعيار(أنا) لأن مركزها يعمل صأنا'ق عادي. الزاوية ثيتا باللون الأزرق.

الشكل 3 - مثال على مجموعة من الذرات الزائفة خارج سطح كونولي للمستقبل. إذا قمنا بإزالة أكبر ذرة زائفة (هنا في منتصف الكتلة) سيكون لدينا مجموعتان فرعيتان من الذرات الزائفة

مشكلة المطابقة
في مشكلة المطابقة المتمثلة في الالتحام الجامد ، نحاول العثور على ترجمة وتناوب لجزيء واحد ، بحيث يتم تكوين مطابقة جيدة بين النقاط المثيرة للاهتمام في كلا الجزيئين.

في مجموعة كونتز ، المسافات بين النقطة المستخدمة بدلاً من مواقع النقاط: لكل جزيء ، المستقبل (ر) و ligand (إل) ، يتم تحديد مصفوفة مسافة مناسبة - الدكتور اي جاي و د ل اي جاي، على التوالى. ثم يحاولون العثور على مجموعتين فرعيتين في ر و إل بحيث تكون مسافاتهم هي نفسها ، مع بعض التسامح مع الخطأ. تحدد هاتان المجموعتان الفرعيتان رسمين فرعيين بمسافات متشابهة تقريبًا بين رؤوسهما.
يتم ذلك باستخدام طريقة مشابهة لـ شجرة التفسير بقلم جريمسون ولوزانو بيريز:
يحتوي الجذر على العديد من المرشحين للرياضيات وعندما ننزل في الشجرة يجب أن نتحقق من أن المسافات على المسار تتوافق مع التسامح المطلوب للخطأ. من أجل الحصول على خوارزمية أكثر كفاءة ، يقوم تنفيذ مجموعة Kuntz بتشذيب المسارات حيث لا تكون المطابقة جيدة بما فيه الكفاية ، ولكن هذا التطبيق يصبح حساسًا لترتيب النقاط في الشجرة ، وبالتالي يمكن أن يكون للخوارزمية وقت تشغيل أسي.

هناك طريقة أخرى لحل مشكلة المطابقة وهي العثور على زمرة "كبيرة بما يكفي" في a مطابقة الرسم البياني. اذا كان لدينا ن نقاط في المستقبل و م نقطة في الترابط ، فإن الرسم البياني المطابق له ن * م القمم حيث يمثل كل رأس نقطة من المستقبل ونقطة من الترابط.
يترك G = (V ، E) أن يكون الرسم البياني للرياضيات واسمحوا u ، v تكون الرؤوس في الخامس أين ش يمثل شإل و شر (النقاط في الترابط والمستقبل ، على التوالي) و الخامس يمثل الخامسإل و الخامسر . حافة ه = (ش ، ت) ستضاف إلى ه فقط عندما ABS [d L (uإل،الخامسإل) - د R (شر،الخامسر)] & lt التسامح. لذلك ، تحدد الزمرة في الرسم البياني المطابق مجموعات فرعية من النقاط في الترابط والمستقبلات ذات المسافات المتشابهة.

  • 1 إذا كانت المسافة 2.8أ - 4.5أ.
  • -127 إذا كانت المسافة أقل من 2.8أ.
  • 0 إذا كانت المسافة أكبر من 4.5أ.

تم استخدام درجات إضافية في عدة إصدارات من الخوارزمية - على سبيل المثال ، في إصدار واحد تم حساب درجة طاقة Van der-Vaals للتحولات التي تحتوي على درجات مطابقة جيدة.
كانت هناك أيضًا محاولات لتحسين المطابقة باستخدام الديناميكيات الجزيئية ، لكن هذا لم يثبت كطريقة جيدة حتى الآن. أحد الأسباب المحتملة هو أنه أثناء عملية الالتحام ، تقوم عدة ذرات في كلا الجزيئين بتغيير موقعها قليلاً.


بيولوجيا flt3 يجند ومستقبلات

يعتبر flt3 ligand عضوًا في عائلة صغيرة من عوامل النمو التي تحفز تكاثر الخلايا المكونة للدم ، ومن بين الأعضاء الآخرين في هذه العائلة عامل الصلب (المعروف أيضًا باسم عامل نمو الخلايا البدينة ، وعامل الخلايا الجذعية ، ومجموعة الترابط) وعامل تحفيز المستعمرة 1 تعمل هذه البروتينات عن طريق الارتباط بمستقبلات التيروزين كينيز الفريدة وتنشيطها. يقتصر التعبير عن مستقبل flt3 بشكل أساسي بين الخلايا المكونة للدم على الخلايا السلفية الأكثر بدائية. يتشابه مركب flt3 مع عامل الصلب في أن كلا البروتينين يحفز تكاثر الخلايا الجذعية أو السلف المبكر. لا يمتلك أي من هذه العوامل نشاطًا تكاثريًا كبيرًا من تلقاء نفسه ، ولكن يمكن لكل عامل أن يتآزر مع مجموعة واسعة من عوامل تحفيز المستعمرات الأخرى والإنترلوكينات (ILs) لتحفيز الانتشار. يبدو أن أحد الاختلافات الرئيسية بين هذين العاملين هو تأثيرهما على الخلايا البدينة ، والذي يحفزه عامل الصلب بينما لا يحفزه flt3 ligand. على الرغم من أن كل من يجند flt3 وعامل الصلب يعملان على الخلايا المكونة للدم في وقت مبكر ، فإن الاختلافات في أنشطتها تشير إلى أنها ليست زائدة عن الحاجة وكلاهما مطلوب لتكوين الدم الطبيعي. هناك عدد من الإعدادات السريرية التي قد يكون فيها رابط flt3 مفيدًا جدًا.


دراسات تطورية لمواقع ارتباط الترابط في البروتينات

الاختلاط هو محرك مهم للتطور الوظيفي المتباين لمواقع ربط الترابط.

ترتبط الوظائف الأنزيمية عبر عائلات البروتين.

قد ترتبط البروتينات غير المرتبطة تطوريًا بنفس الرابط باستخدام نفس المجموعات الوظيفية أو المتميزة.

قد يكون للاختلافات الصغيرة في مواقع ربط الترابط تأثيرات جذرية.

يؤثر تطور الموقع الملزم على خصوصية وانتقائية التفاعلات داخل السياق الخلوي.

يتم تحديد العمليات البيولوجية في معظم جوانبها الجزيئية الأساسية من خلال التفاعلات الجزيئية مع تفاعلات بروتين يجند على وجه الخصوص في صميم الوظائف الخلوية مثل التمثيل الغذائي والإشارات. تشكل العمليات المتباينة والمتقاربة تطور مواقع ربط الترابط. تخلق المنافسة بين الروابط المتشابهة ومواقع الارتباط عبر عائلات البروتين ضغوطًا تطورية تؤثر على خصوصية وانتقائية التفاعلات. تعرض هذه المراجعة القصيرة الدراسات الحديثة لتطور مواقع الربط الترابطي والطرق المستخدمة لاكتشاف أوجه التشابه في موقع الربط.


Alberg DG، Schreiber SL (1993) تصميم قائم على هيكل ليجند تجسير سيكلوفيلين - كالسينيورين. Science 262: 248-250

Allen WJ و Balius TE و Mukherjee S et al (2015) DOCK 6: تأثير الميزات الجديدة وأداء الإرساء الحالي. J Comput Chem 36: 1132-1156. دوى: 10.1002 / jcc.23905

Bajaj CL ، Chowdhury R ، Siddahanavalli V (2011) F2Dock: الالتحام السريع لبروتين فورييه - بروتين. IEEE / ACM Trans Comput Bioinform 8: 45-58. دوى: 10.1109 / TCBB.2009.57

Banitt I، Wolfson HJ (2011) ParaDock: دنا مرن غير محدد - خوارزمية إرساء بروتين صلبة. الأحماض النووية Res 39، e135. دوى: 10.1093 / nar / gkr620

Berman HM ، Battistuz T ، Bhat TN et al (2002) بنك بيانات البروتين. Acta Crystallogr D Biol Crystallogr 58: 899-907

Bissantz C ، Folkers G ، Rognan D (2000) الفحص الافتراضي القائم على البروتين لقواعد البيانات الكيميائية. 1. تقييم مجموعات الإرساء / التسجيل المختلفة. J ميد كيم 43: 4759-4767

Bodian DL، Yamasaki RB، Buswell RL، Stearns JF، White JM، Kuntz ID (1993) تثبيط التغيير التوافقي المحفز للاندماج في هيماجلوتينين الإنفلونزا بواسطة البنزوكوينون والهيدروكينون. الكيمياء الحيوية 32: 2967-2978

Böhm HJ (1992) برنامج الكمبيوتر LUDI: طريقة جديدة لتصميم de novo لمثبطات الإنزيم. J Comput Aided Mol Des 6: 61–78

Brady GP Jr، Stouten PF (2000) تنبؤ وتصور سريع لجيوب ربط البروتين مع PASS. J Comput Aided Mol Des 14: 383-401

Brooks BR و Brooks CL و MacKerell AD وآخرون (2009) CHARMM: برنامج محاكاة الجزيئات الحيوية. J Comput Chem 30: 1545–1614. دوى: 10.1002 / jcc.21287

Bruccoleri RE، Karplus M (1990) أخذ العينات التوافقية باستخدام الديناميات الجزيئية عالية الحرارة. البوليمرات الحيوية 29: 1847-1862. دوى: 10.1002 / bip.360291415

Bursulaya BD ، Totrov M ، Abagyan R ، Brooks CL 3rd (2003) دراسة مقارنة لعدة خوارزميات لرسو السفن المرنة. J Comput Aided Mol Des 17: 755-763

Caflisch A ، Miranker A ، Karplus M (1993) البحث المتزامن متعدد النسخ وبناء الروابط في مواقع الربط: التطبيق لمثبطات بروتين الأسبارتيك HIV-1. ج ميد كيم 36: 2142-2167

Canutescu AA ، Shelenkov AA ، Dunbrack RL Jr (2003) خوارزمية نظرية الرسم البياني للتنبؤ السريع بالسلسلة الجانبية للبروتين. بروتين Sci 12: 2001-2014. دوى: 10.1110 / ps.03154503

Chen R ، Li L ، Weng Z (2003) ZDOCK: خوارزمية لرسو البروتين في المرحلة الأولية. البروتينات 52: 80-87. دوى: 10.1002 / حماية .10389

Chen H، Lyne PD، Giordanetto F، Lovell T، Li J (2006) حول تقييم طرق الالتحام الجزيئي للتنبؤ بالظهور وعوامل الإثراء. نموذج J Chem Inf 46: 401-415. دوى: 10.1021 / ci0503255

Chen HM، Liu BF، Huang HL، Hwang SF، Ho SY (2007) SODOCK: تحسين السرب لرسو البروتين عالي المرونة. J كومبوت كيم 28: 612-623. دوى: 10.1002 / jcc.20542

Cheng TM ، Blundell TL ، Fernandez-Recio J (2008) التجميع الهيكلي للبروتينات ثنائية النطاق عن طريق الالتحام الصلب للجسم. المعلوماتية الحيوية BMC 9:441. دوى: 10.1186 / 1471-2105-9-441

Corbeil CR ، Williams CI ، Labute P (2012) التباين في معدلات نجاح الإرساء بسبب إعداد مجموعة البيانات. J Comput Aided Mol Des 26: 775-786. دوى: 10.1007 / s10822-012-9570-1

Cummings MD ، DesJarlais RL ، Gibbs AC ، Mohan V ، Jaeger EP (2005) مقارنة بين برامج الإرساء الآلية كأدوات فحص افتراضية. J ميد كيم 48: 962-976. دوى: 10.1021 / jm049798d

de Vries SJ، van Dijk M، Bonvin AM (2010) خادم الويب HADDOCK لرسو السفن الجزيئي الحيوي المستند إلى البيانات. نات بروتوك 5: 883-897. دوى: 10.1038 / nprot.2010.32

Debnath AK، Radigan L، Jiang S (1999) تحديد مبني على الهيكل للمركبات المضادة للفيروسات الجزيئية الصغيرة التي تستهدف البنية الأساسية gp41 لنوع فيروس نقص المناعة البشرية 1. J Med Chem 42: 3203-3209. دوى: 10.1021 / jm990154t

DeLuca S، Khar K، Meiler J (2015) إرساء مرن تمامًا لمكتبات الترابط المتوسطة الحجم باستخدام RosettaLigand. بلوس وان 10: e0132508. دوى: 10.1371 / journal.pone.0132508

Desmet J ، De Maeyer M ، Hazes B ، Lasters I (1992) نظرية القضاء على النهاية المسدودة واستخدامها في تحديد مواقع السلسلة الجانبية للبروتين. الطبيعة 356: 539-542

Dixon JS (1997) تقييم قسم الإرساء CASP2. البروتينات 29 (ملحق 1): 198-204

Dominguez C ، Boelens R ، Bonvin AM (2003) HADDOCK: نهج لرسو السفن بالبروتين يعتمد على المعلومات البيوكيميائية أو الفيزيائية الحيوية. J Am Chem Soc 125: 1731–1737. دوى: 10.1021 / ja026939x

Eisen MB ، Wiley DC ، Karplus M ، Hubbard RE (1994) HOOK: برنامج لإيجاد معماريات جزيئية جديدة تفي بالمتطلبات الكيميائية والفراغية لموقع ربط الجزيء الكبير. البروتينات 19: 199 - 221. دوى: 10.1002 / بروت .340190305

Fernández-Recio J، Totrov M، Abagyan R (2002) الالتحام بالبروتين اللين في الإحداثيات الداخلية. علوم البروتين 11: 280-291

فيشر D ، Norel R ، Wolfson H ، Nussinov R (1993) الزخارف السطحية بتقنية الرؤية الحاسوبية: عمليات البحث ، والكشف ، والآثار المترتبة على التعرف على البروتينات الرابطة. البروتينات 16: 278-292. دوى: 10.1002 / بروت .340160306

Friesner RA و Banks JL و Murphy RB et al (2004) Glide: نهج جديد لرسو السفن وتسجيل النقاط بسرعة ودقة. 1. طريقة وتقييم دقة الالتحام. J ميد كيم 47: 1739 - 1749. دوى: 10.1021 / jm0306430

Fu Y و Wu XJ و Chen ZG و Sun J و Zhao J و Xu WB (2015) نهج جديد لرسو السفن الجزيئي المرن استنادًا إلى ذكاء السرب. الرياضيات بروبل م. دوى: 10.1155 / 2015/540186

Gardiner EJ، Willett P، Artymiuk PJ (2001) التحام البروتين باستخدام خوارزمية جينية. البروتينات 44: 44-56

Gardiner EJ، Willett P، Artymiuk PJ (2003) GAPDOCK: نهج الخوارزمية الجينية لرسو البروتين في جولة كابري 1. البروتينات 52: 10-14. دوى: 10.1002 / بروت 10386

Garzon JI، Lopéz-Blanco JR، Pons C et al (2009) FRODOCK: نهج جديد لرسو البروتين سريع الدوران للبروتين. المعلوماتية الحيوية 25: 2544-2551. دوى: 10.1093 / المعلوماتية الحيوية / btp447

Goodford PJ (1985) إجراء حسابي لتحديد مواقع الربط المواتية للطاقة على الجزيئات الكبيرة المهمة بيولوجيًا. J ميد كيم 28: 849-857

Goodsell DS، Olson AJ (1990) الإرساء الآلي للركائز بالبروتينات عن طريق محاكاة التلدين. البروتينات 8: 195 - 202. دوى: 10.1002 / حماية 340080302

Gu J و Yang X و Kang L و Wu J و Wang X (2015) MoDock: تعمل إستراتيجية متعددة الأهداف على تحسين دقة الالتحام الجزيئي. خوارزميات Mol Biol 10: 8. دوى: 10.1186 / s13015-015-0034-8

Hammes GG (2002) تغييرات توافقية متعددة في تحفيز الإنزيم. الكيمياء الحيوية 41: 8221-8228

Harrison SJ و Guidolin A و Faast R et al (2002) توليد فعال من الخلايا الليفية للجنين الخنازير ألفا (1،3) بالضربة القاضية لنقل النواة. الدقة المحورة جينيا 11: 143-150

Heifetz A، Katchalski-Katzir E، Eisenstein M (2002) Electrostatics في الالتحام بالبروتين والبروتين. علوم البروتين 11: 571-587

Hu X ، Balaz S ، Shelver WH (2004) نهج عملي لرسو مثبطات الزنك المعدني. نموذج الرسم البياني J Mol 22: 293-307. دوى: 10.1016 / j.jmgm.2003.11.002

Hurwitz N ، Schneidman-Duhovny D ، Wolfson HJ (2016) Memdock: خوارزمية لرسو بروتين غشاء حلزوني ألفا. المعلوماتية الحيوية 32: 2444-2450. دوى: 10.1093 / المعلوماتية الحيوية / راجع للشغل 184

Jackson RM ، Sternberg MJ (1995) نموذج متصل لتفاعلات البروتين والبروتين: التطبيق على مشكلة الالتحام. جيه مول بيول 250: 258–275. دوى: 10.1006 / جمبي.1995.0375

Jackson RM ، Gabb HA ، Sternberg MJ (1998) التحسين السريع لواجهات البروتين التي تتضمن الإذابة: التطبيق على مشكلة الإرساء. جيه مول بيول 276: 265 - 285. دوى: 10.1006 / جمبي.1997.1519

Jain AN (2003) Surflex: الالتحام الجزيئي المرن الأوتوماتيكي بالكامل باستخدام محرك بحث قائم على التشابه الجزيئي. ي ميد كيم 46: 499-511. دوى: 10.1021 / jm020406h

Jiang F، Kim SH (1991) "الإرساء الناعم": مطابقة مكعبات السطح الجزيئي. جيه مول بيول 219: 79-102

Jones G ، Willett P ، Glen RC (1995) التعرف الجزيئي على مواقع المستقبلات باستخدام خوارزمية جينية مع وصف للانحلال. J Mol Biol 245: 43-53

Jones G ، Willett P ، Glen RC ، Leach AR ، Taylor R (1997) تطوير والتحقق من صحة خوارزمية وراثية لرسو السفن المرن. جيه مول بيول 267: 727-748. دوى: 10.1006 / جمبي.1996.0897

Katchalski-Katzir E، Shariv I، Eisenstein M، Friesem AA، Aflalo C، Vakser IA (1992) التعرف على السطح الجزيئي: تحديد التوافق الهندسي بين البروتينات وروابطها بواسطة تقنيات الارتباط. Proc Natl Acad Sci U S A 89: 2195-2199

Kellenberger E ، Rodrigo J ، Muller P ، Rognan D (2004) تقييم مقارن لثمانية أدوات لرسو السفن ودقة الفحص الافتراضي. البروتينات 57: 225 - 242. دوى: 10.1002 / prot.20149

Kirkpatrick S، Gelatt CD Jr، Vecchi MP (1983) التحسين عن طريق محاكاة التلدين. Science 220: 671-680. دوى: 10.1126 / العلوم .220.4598.671

Kohlbacher O ، Lenhof HP (2000) BALL - نماذج برمجية سريعة في البيولوجيا الجزيئية الحسابية. المعلومات الحيوية 16: 815-824

Kontoyianni M، McClellan LM، Sokol GS (2004) تقييم أداء الإرساء: بيانات مقارنة حول خوارزميات الإرساء. J ميد كيم 47: 558-565. دوى: 10.1021 / jm0302997

Korb O ، Stutzle T ، Exner TE (2009) وظائف التسجيل التجريبية للبروتين المتقدم ليجند الالتحام بالنباتات. نموذج J Chem Inf 49: 84-96. دوى: 10.1021 / ci800298z

Koshland DE Jr (1963) ارتباط الهيكل والوظيفة في عمل الإنزيم. Science 142: 1533-1541

Kozakov D ، Brenke R ، Comeau SR ، Vajda S (2006) PIPER: برنامج إرساء البروتين القائم على FFT مع إمكانات زوجية. البروتينات 65: 392-406. دوى: 10.1002 / بروت .21117

Kozakov D ، Beglov D ​​، Bohnuud T et al (2013) ما مدى جودة الالتحام الآلي للبروتين؟ البروتينات 81: 2159-2166. دوى: 10.1002 / حماية 24403

Kuntz ID ، Blaney JM ، Oatley SJ ، Langridge R ، Ferrin TE (1982) نهج هندسي للتفاعلات الجزيئية مع الترابط. جيه مول بيول 161: 269-288

Laskowski RA (1995) SURFNET: برنامج لتصور الأسطح الجزيئية والتجاويف والتفاعلات بين الجزيئات. J مول الرسم البياني ١٣: ٣٢٣ - ٣٣٠

Lawrence MC، Davis PC (1992) CLIX: خوارزمية بحث لإيجاد روابط جديدة قادرة على ربط البروتينات ببنية ثلاثية الأبعاد معروفة. البروتينات 12: 31-41. دوى: 10.1002 / بروت .340120105

Leach AR (1994) الالتحام Ligand للبروتينات مع مرونة سلسلة جانبية منفصلة. جيه مول بيول 235: 345–356

Lensink MF ، Wodak SJ (2013) الإرساء والتسجيل والتنبؤ بالتقارب في CAPRI. البروتينات 81: 2082-2095. دوى: 10.1002 / حماية .24428

Levitt DG ، Banaszak LJ (1992) POCKET: طريقة رسومات حاسوبية لتحديد وعرض تجاويف البروتين والأحماض الأمينية المحيطة بها. J مول الرسم البياني ١٠: ٢٢٩ - ٢٣٤

Lewis RA ، Dean PM (1989a) تصميم عقار آلي موجه للموقع: مفهوم الهياكل العظمية المباعدة لتوليد البنية الأولية. Proc R Soc Lond Ser B Biol Sci 236: 125-140

Lewis RA، Dean PM (1989b) تصميم عقار آلي موجه للموقع: تشكيل قوالب جزيئية في توليد البنية الأولية. Proc R Soc Lond Ser B Biol Sci 236: 141–162

Li N، Sun Z، Jiang F (2007) تطبيق SOFTDOCK لمعيار تفاعل البروتين والبروتين وكابري. البروتينات 69: 801-808. دوى: 10.1002 / حماية 21728

Li X، Li Y، Cheng T، Liu Z، Wang R (2010) تقييم أداء أربعة برامج لرسو السفن الجزيئية على مجموعة متنوعة من مجمعات البروتين - الترابط. J كومبوت تشيم 31: 2109-2125. دوى: 10.1002 / jcc.21498

Liu Y، Zhao L، Li W، Zhao D، Song M، Yang Y (2013) FIPSDock: تقنية إرساء جزيئية جديدة مدفوعة بخوارزمية تحسين السرب المستنيرة تمامًا. J Comput Chem 34: 67-75. دوى: 10.1002 / jcc.23108

Mandell JG ، Roberts VA ، Pique ME et al (2001) الالتحام بالبروتين باستخدام الكهرباء الساكنة والتوافق الهندسي. بروتين Eng 14: 105-113

Matsuzaki Y ، Ohue M ، Uchikoga N ، Akiyama Y (2014) تنبؤ شبكة تفاعل البروتين والبروتين باستخدام أدوات الالتحام الصلبة للجسم: التطبيق على الانجذاب الكيميائي البكتيري. بروتين Pept Lett 21: 790 - 798

McGann MR ، Almond HR ، Nicholls A ، Grant JA ، Brown FK (2003) وظائف الإرساء Gaussian. البوليمرات الحيوية 68: 76-90. دوى: 10.1002 / bip.10207

متروبوليس إن ، أولام إس (1949) طريقة مونت كارلو. J Am Stat Assoc 44: 335–341

Mezei M (2003) طريقة جديدة لرسم خرائط التضاريس الجزيئية. نموذج الرسم البياني J Mol 21: 463–472

Miller MD ، Kearsley SK ، Underwood DJ ، Sheridan RP (1994) FLOG: نظام لاختيار روابط "شبه مرنة" مكملة لمستقبل لهيكل ثلاثي الأبعاد معروف. J Comput Aided Mol Des 8: 153–174

Miranker A، Karplus M (1991) خرائط الوظائف لمواقع التجليد: طريقة بحث متزامنة متعددة النسخ. البروتينات 11:29 - 34. دوى: 10.1002 / بروت .340110104

Moon JB، Howe WJ (1991) تصميم الكمبيوتر للجزيئات النشطة بيولوجيًا: طريقة لتصميم يجند دي نوفو القائم على المستقبلات. البروتينات 11: 314-328. دوى: 10.1002 / بروت .340110409

Namasivayam V، Günther R (2007) pso @ autodock: برنامج إرساء جزيئي سريع ومرن يعتمد على ذكاء السرب. Chem Biol Drug Des 70: 475–484. دوى: 10.1111 / j.1747-0285.2007.00588.x

Ng MC ، Fong S ، Siu SW (2015) PSOVina: خوارزمية تحسين سرب الجسيمات الهجينة لرسو البروتين - الترابط. J Bioinform Comput Biol 13: 1541007. دوى: 10.1142 / S0219720015410073

Nishibata Y، Itai A (1993) تأكيد فائدة برنامج بناء الهيكل على أساس بنية مستقبلات ثلاثية الأبعاد لتوليد الرصاص الرشيد. ج ميد كيم 36: 2921 - 2928

Novotny J ، Bruccoleri RE ، Saul FA (1989) حول إسناد طاقة الربط في مجمعات الأجسام المضادة - المستضد McPC 603 ، D1.3 ، و HyHEL-5. الكيمياء الحيوية 28: 4735-4749

Ohue M و Matsuzaki Y و Uchikoga N و Ishida T و Akiyama Y (2014a) MEGADOCK: نظام تنبؤ شامل لتفاعل البروتين والبروتين باستخدام بيانات الهيكل الثالث. قسم البروتين 21: 766-778

Ohue M و Shimoda T و Suzuki S و Matsuzaki Y و Ishida T و Akiyama Y (2014b) MEGADOCK 4.0: برنامج إرساء بروتين-بروتين عالي الأداء لأجهزة الكمبيوتر العملاقة غير المتجانسة. المعلوماتية الحيوية 30: 3281–3283. دوى: 10.1093 / المعلوماتية الحيوية / BTU532

Onodera K، Satou K، Hirota H (2007) تقييمات برامج الالتحام الجزيئي للفحص الافتراضي. نموذج J Chem Inf 47: 1609–1618. دوى: 10.1021 / ci7000378

Österberg F ، Morris GM ، Sanner MF ، Olson AJ ، Goodsell DS (2002) الالتحام الآلي للهياكل المستهدفة المتعددة: دمج تنقل البروتين وعدم تجانس الماء الهيكلي في AutoDock. البروتينات 46: 34-40

O’Sullivan D، Arrhenius T، Sidney JO et al (1991) حول تفاعل الببتيدات المستضدية المختلطة مع أليلات DR المختلفة. تحديد الأشكال الهيكلية الشائعة. J إمونول 147: 2663-2669

Palma PN ، Krippahl L ، Wampler JE ، Moura JJ (2000) BiGGER: خوارزمية إرساء جديدة (ناعمة) للتنبؤ بتفاعلات البروتين. البروتينات 39: 372-384

Paul N ، Rognan D (2002) ConsDock: برنامج جديد لتحليل إجماع تفاعلات البروتين - الترابط. البروتينات 47: 521-533. دوى: 10.1002 / بروت .10119

Pellegrini M، Doniach S (1993) محاكاة حاسوبية لخصوصية ربط الأجسام المضادة. البروتينات 15: 436-444. دوى: 10.1002 / بروت .340150410

Perola E ، Walters WP ، Charifson PS (2004) مقارنة مفصلة لطرق الالتحام الحالية وتسجيل النقاط على أنظمة ذات صلة بالمستحضرات الصيدلانية. البروتينات 56: 235 - 249. دوى: 10.1002 / بروت .20088

Pierce BG ، Hourai Y ، Weng Z (2011) تسريع الالتحام بالبروتين في ZDOCK باستخدام مكتبة التفاف ثلاثية الأبعاد متقدمة. بلوس واحد 6: e24657. دوى: 10.1371 / journal.pone.0024657

Plewczynski D، Łaźniewski M، Augustyniak R، Ginalski K (2011) هل يمكننا الوثوق في نتائج الإرساء؟ تقييم سبعة برامج شائعة الاستخدام على قاعدة بيانات PDBbind. J Comput Chem 32: 742-755. دوى: 10.1002 / jcc.21643

Pons C ، Grosdidier S ، Solernou A ، Pérez-Cano L ، Fernández-Recio J (2010) التحديات والقيود الحالية والمستقبلية في الالتحام بالبروتينات. البروتينات 78: 95-108. دوى: 10.1002 / prot.22564

Pons C ، Jiménez-González D ، González-Álvarez C et al (2012) Cell-Dock: إرساء بروتين عالي الأداء. المعلوماتية الحيوية 28: 2394-2396. دوى: 10.1093 / المعلوماتية الحيوية / bts454

Rarey M ، Kramer B ، Lengauer T ، Klebe G (1996) طريقة إرساء مرنة سريعة باستخدام خوارزمية بناء تزايدي. جيه مول بيول 261: 470-489. دوى: 10.1006 / جمبي.1996.0477

Ravikant DV ، Elber R (2010) PIE - مرشحات فعالة وإمكانات حبيبات خشنة لرسو البروتين غير المرتبط بالبروتين. البروتينات 78: 400-419. دوى: 10.1002 / prot.22550

Ring CS ، Sun E ، McKerrow JH et al (1993) تصميم المانع القائم على الهيكل باستخدام نماذج البروتين لتطوير العوامل المضادة للطفيليات. Proc Natl Acad Sci U S A 90: 3583–3587

Ritchie DW ، Kemp GJ (2000) الالتحام بالبروتين باستخدام ارتباطات فورييه القطبية الكروية. البروتينات 39: 178–194

Ritchie DW ، Venkatraman V (2010) إرساء بروتين FFT فائق السرعة على معالجات الرسومات. المعلوماتية الحيوية 26: 2398-2405. دوى: 10.1093 / المعلوماتية الحيوية / btq444

Roberts VA ، Pique ME (1999) تعريف مجال التفاعل للسيتوكروم ج على السيتوكروم ج أوكسيديز. ثالثا. توقع المجمع الراسي عن طريق بحث كامل ومنهجي. J بيول كيم 274: 38051-38060

Roberts VA ، Thompson EE ، Pique ME ، Perez MS ، Ten Eyck LF (2013) DOT2: الالتحام الجزيئي بنماذج بيوفيزيائية محسنة. J Comput Chem 34: 1743–1758. دوى: 10.1002 / jcc.23304

Rotstein SH ، Murcko MA (1993a) GenStar: طريقة لتصميم عقار de novo. J Comput Aided Mol Des 7: 23–43

Rotstein SH ، Murcko MA (1993b) GroupBuild: طريقة تعتمد على الشظايا لتصميم عقار de novo. J ميد كيم 36: 1700 - 1710

Ruiz-Carmona S، Alvarez-Garcia D، Foloppe N et al (2014) rDock: برنامج سريع ومتعدد الاستخدامات ومفتوح المصدر لربط الروابط بالبروتينات والأحماض النووية. PLoS Comput Biol 10 ، e1003571. دوى: 10.1371 / journal.pcbi.1003571

Sauton N ، Lagorce D ، Villoutreix BO ، Miteva MA (2008) MS-DOCK: مولد تشابه متعدد دقيق وبروتوكول إرساء صارم لفحص الترابط الافتراضي متعدد الخطوات. المعلوماتية الحيوية BMC 9: 184. دوى: 10.1186 / 1471-2105-9-184

Schapira M ، Abagyan R ، Totrov M (2003) يستهدف مستقبل الهرمون النووي الفحص الافتراضي. ي ميد كيم 46: 3045-3059. دوى: 10.1021 / jm0300173

Schnecke V ، Swanson CA ، Getzoff ED ، Tainer JA ، Kuhn LA (1998) فحص قاعدة بيانات الببتيدل بحثًا عن الروابط المحتملة للبروتينات مع مرونة السلسلة الجانبية. البروتينات 33: 74-87

Schneidman-Duhovny D ، Inbar Y ، Nussinov R ، Wolfson HJ (2005) PatchDock و SymmDock: خوادم لرسو السفن الصلب والمتماثل. الأحماض النووية الدقة 33: W363-W367. دوى: 10.1093 / nar / gki481

Shin WH ، Seok C (2012) GalaxyDock: إرساء بروتين - يجند مع سلاسل جانبية بروتينية مرنة. نموذج J Chem Inf 52: 3225–3232. دوى: 10.1021 / ci300342z

Shoichet BK ، Kuntz ID (1991) إرساء البروتين والتكامل. جيه مول بيول 221: 327–346

Shoichet BK ، Stroud RM ، Santi DV ، Kuntz ID ، Perry KM (1993) اكتشاف قائم على الهيكل لمثبطات سينثاس ثيميديلات. Science 259: 1445-1450

Smith JA و Edwards SJ و Moth CW و Lybrand TP (2013) TagDock: خوارزمية فعالة لرسو السفن الصلبة لبناء نموذج مجمع البروتين القليلي وتخطيط التجربة. الكيمياء الحيوية 52: 5577 - 5584. دوى: 10.1021 / bi400158k

Terashi G و Takeda-Shitaka M و Kanou K و Iwadate M و Takaya D و Umeyama H (2007) خادم SKE-DOCK والفرق البشرية بناءً على طريقة مجمعة لتكامل الشكل وتقدير الطاقة المجانية. البروتينات 69: 866-872. دوى: 10.1002 / بروت .21772

Tøndel K ، Anderssen E ، Drabløs F (2006) Protein Alpha Shape (PAS) Dock: وظيفة نقاط جديدة قائمة على Gaussian مناسبة للالتحام في هياكل البروتين على غرار التماثل. J Comput Aided Mol Des 20: 131–144. دوى: 10.1007 / s10822-006-9041-7

Torchala M، Moal IH، Chaleil RA، Fernandez-Recio J، Bates PA (2013) SwarmDock: خادم لرسو بروتين مرن للبروتين. المعلوماتية الحيوية 29: 807-809. دوى: 10.1093 / المعلوماتية الحيوية / btt038

Totrov M ، Abagyan R (1994) التنبؤ التفصيلي للمبتدئين لمركب الليزوزيم والجسم المضاد بدقة 1.6. نات ستراكت مول بيول 1: 259-263

Trott O ، Olson AJ (2010) AutoDock Vina: تحسين سرعة ودقة الإرساء بوظيفة تسجيل جديدة وتحسين فعال وتعدد مؤشرات الترابط. J Comput Chem 31: 455-461. دوى: 10.1002 / jcc.21334

Venkatachalam CM ، Jiang X ، Oldfield T ، Waldman M (2003) LigandFit: طريقة جديدة للالتحام السريع الموجه بالشكل للروابط إلى المواقع النشطة للبروتين. نموذج الرسم البياني J Mol 21: 289-307

Venkatraman V ، Ritchie DW (2012) صقل مرن لرسو السفن باستخدام تحليل الوضع العادي المعتمد على الوضع. البروتينات 80: 2262–2274. دوى: 10.1002 / حماية 24115

Venkatraman V، Yang YD، Sael L، Kihara D (2009) الالتحام بالبروتين والبروتين باستخدام واصفات Zernike ثلاثية الأبعاد القائمة على المنطقة. المعلوماتية الحيوية BMC 10:407. دوى: 10.1186 / 1471-2105-10-407

Verkhivker GM، Bouzida D، Gehlhaar DK et al (2000) فك رموز الإخفاقات الشائعة في الالتحام الجزيئي لمجمعات البروتينات الترابطية. J Comput Aided Mol Des 14: 731–751

Verlinde CL ، Rudenko G ، Hol WG (1992) بحثًا عن مركبات الرصاص الجديدة لتصميم عقار داء المثقبيات: نهج تجزئة مرتبط ببنية البروتين. J Comput Aided Mol Des 6: 131–147

Wang Z ، Sun H ، Yao X et al (2016) تقييم شامل لعشرة برامج لرسو السفن على مجموعة متنوعة من مجمعات البروتين - الترابط: دقة التنبؤ لقوة أخذ العينات وقوة التسجيل. فيز كيم تشيم فيز 18: 12964-12975. دوى: 10.1039 / c6cp01555g

Warren GL و Andrews CW و Capelli AM et al (2006) تقييم نقدي لبرامج الإرساء ووظائف التسجيل. ج ميد كيم 49: 5912-5931. دوى: 10.1021 / jm050362n

Wass MN و Fuentes G و Pons C و Pazos F و Valencia A (2011) نحو توقع شركاء تفاعل البروتين باستخدام الإرساء المادي. مول سيست بيول ٧:٤٦٩. دوى: 10.1038 / msb.2011.3

Wiehe K ، Pierce B ، Mintseris J وآخرون (2005) أداء ZDOCK و RDOCK في جولات CAPRI 3 و 4 و 5. البروتينات 60: 207-213. دوى: 10.1002 / حماية .20559

Wolfson HJ ، Nussinov R (2000) خوارزميات الالتحام الهندسية: نهج عملي. طرق Mol Biol 143: 377-397. دوى: 10.1385 / 1-59259-368-2: 377

Yue SY (1990) الالتحام الجزيئي المحدد بالمسافة عن طريق محاكاة التلدين. بروتين إنج 4: 177-184

Zhang C ، Lai L (2011) SDOCK: برنامج عالمي لرسو البروتين والبروتين باستخدام إمكانات مجال القوة التدريجية. J Comput Chem 32: 2598-2612. دوى: 10.1002 / jcc.21839

Zhao H، Caflisch A (2013) اكتشاف مثبطات ZAP70 عن طريق الالتحام عالي الإنتاجية في تشكيل مجال كيناز الخاص به الناتج عن الديناميكيات الجزيئية. بيورغ ميد كيم ليت 23: 5721-5726. دوى: 10.1016 / j.bmcl.2013.08.009

Zhao Y، Sanner MF (2007) FLIPDock: إرساء الروابط المرنة في مستقبلات مرنة. البروتينات 68: 726-737. دوى: 10.1002 / حماية 211423


في الالتحام الجزيئي ، ما هو الفرق بين الترابط والعامل المساعد؟ - مادة الاحياء

1 كلية العلوم الطبيعية ، جنوب شرق جامعة إنديانا ، نيو ألباني ، الولايات المتحدة الأمريكية

2 قسم الكيمياء ، جامعة بوردو ، ويست لافاييت ، الولايات المتحدة الأمريكية

3 قسم الكيمياء والكيمياء الحيوية ، جامعة نوتردام ، نوتردام ، الولايات المتحدة الأمريكية

حقوق النشر والنسخ 2013 Victor F. Waingeh et al. هذا مقال مفتوح الوصول يتم توزيعه بموجب ترخيص Creative Commons Attribution License ، والذي يسمح بالاستخدام غير المقيد والتوزيع والاستنساخ في أي وسيط ، بشرط الاستشهاد بالعمل الأصلي بشكل صحيح.

تم استلامه في 2 أغسطس 2013 المنقح في 9 سبتمبر 2013 وتم قبوله في 5 أكتوبر 2013

الكلمات الدالة: مثبطات الكينولين الالتحام الجزيئي المتصورة المنجلية

لا يزال تطوير عقاقير جديدة مضادة للملاريا ذا أهمية كبيرة بسبب مقاومة طفيل الملاريا للأدوية المستخدمة حاليًا. ظهرت إنزيمات حال السكر كأهداف محتملة لتطوير عقاقير جديدة بسبب اعتماد الطفيل على تحلل السكر للحصول على الطاقة. في هذه الدراسة ، تم استخدام الالتحام الجزيئي لدراسة ارتباط بعض الأدوية القائمة على الكينولين بإنزيم اللاكتات ديهيدروجينيز حال السكر. حددت دراسات الالتحام موقعين محتملين للربط لكل رابط ، أحدهما هو موقع ربط العامل المساعد. بالنسبة لجميع الروابط التي تمت دراستها ، كان هناك ارتباط مشابه لموقع ارتباط العامل المساعد بالإضافة إلى موقع الارتباط الثانوي عند غياب العامل المساعد. أظهرت جميع الروابط ألفة ارتباط أقل بكثير من NADH لموقع ربط العامل المساعد. كان الموقع البديل هو الموقع المفضل عند إجراء الإرساء بحضور العامل المساعد. في حين أن الارتباط بموقع العامل المساعد قد يدعم دراسات أخرى تشير إلى إمكانية التثبيط التنافسي ، فإن حقيقة أن روابط الارتباط لجميع الروابط أقل بكثير من تلك الخاصة بـ NADH في هذا الموقع تشير إلى أن هذه الروابط ستكون مثبطات تنافسية غير فعالة. قد يشير تحديد موقع ربط بديل ذي تقارب مماثل لا يتأثر بوجود العامل المساعد إلى إمكانية تثبيط غير تنافسي يتطلب مزيدًا من الاستكشاف.

الملاريا مرض معدي رئيسي يودي بحياة الملايين من الناس في جميع أنحاء العالم سنويًا ، وتحدث غالبية الوفيات في البلدان الفقيرة. المتصورة المنجلية (P. falciparum) هي أكثر طفيليات الملاريا ضراوة وتستمر مقاومتها للأدوية المتوفرة حاليًا في النمو ، وتشكل عائقًا أمام محاولات التعامل بنجاح مع المرض. لذلك ، هناك حاجة وتحدي كبير لتطوير مثبطات جديدة باستمرار ، بهدف التغلب على مقاومة الطفيليات. تم استخدام الكلوروكين والمركبات الأخرى القائمة على الكينولين مثل الكينين والميفلوكين والأمودياكين (الشكل 1) لعلاج حوادث الملاريا لفترة طويلة. ومع ذلك ، فإن الآلية التي تمارس بها هذه المركبات خصائصها المضادة للملاريا لا تزال غير واضحة تمامًا. إحدى الآليات المقترحة هي تكوين مركب مع الهيم داخل فجوة الطعام التي تمنع بلمرة الهيماتين [1،2]. إن تزايد مقاومة هذه الأدوية الحالية وانتشارها أمر مثير للقلق ويؤكد على الحاجة إلى العمل المستمر الهادف إلى تطوير أدوية جديدة وأفضل مضادات الملاريا.

يُعتقد أن المقاومة ناتجة عن طفرات في المواقع النشطة للهدف الدوائي [2]. لذلك ، من خلال تحديد الأهداف الرئيسية للعقاقير والفهم الكامل لآلية العمل فيما يتعلق بهذه الأهداف ، يمكن تطوير مضادات الملاريا الجديدة والأفضل بهدف التغلب على مقاومة الأدوية. من بين الأهداف الناشئة لتطوير الأدوية المضادة للملاريا ، إنزيمات مسار تحلل السكر بسبب الاعتماد الحصري للطفيلي على تحلل السكر للحصول على الطاقة. من أهم الإنزيمات المحللة للجلوكوز هو اللاكتات ديهيدروجينيز (LDH) ، والذي يشارك في الخطوة الأخيرة من تحلل السكر ويحفز التحويل البيني للبيروفات إلى اللاكتات.هذه الخطوة من تحلل السكر مهمة أيضًا لأنها تجدد NAD + الذي يحتاجه glyceraldehyde- 3-phosphate dehydrogenase ، وهو إنزيم آخر للجليكوليتيك.

شكل 1 . هياكل العقاقير المضادة للملاريا القائمة على الكينولين المستخدمة في دراسة الالتحام هذه ، جنبًا إلى جنب مع بنية العامل المساعد للإنزيم ، NADH.

تم إثبات أن مثبطات ذات نشاط مضاد للملاريا ترتبط بـ P. falciparum lactate dehydrogenase (pfLDH) [3-7]. يشير ارتباط الكلوروكين في موقع ارتباط العامل المساعد لـ pfLDH أو بالقرب منه إلى أن الكلوروكين يعمل كمثبط تنافسي لهذا الإنزيم [5]. وبالمثل ، يبدو أن gossypol ، الذي أظهر نشاطًا كبيرًا مضادًا للملاريا ، يرتبط بشكل انتقائي بـ pfLDH مقارنةً بـ LDH البشري [8]. ومع ذلك ، فإن التأثير الدقيق لهذه التفاعلات أو دورها في النشاط المضاد للملاريا لهذه المركبات لا يزال غير مفهوم تمامًا.

في هذه الدراسة ، يتم التحقق من ارتباط الروابط القائمة على الكينولين بـ pfLDH عن طريق الالتحام الجزيئي ، وذلك بهدف تعيين مواقع الربط المحتملة وتحديد أكثر المطابقات الملزمة ملاءمة.

2.1. هيكل البروتين وإعداده

في هذه الدراسة ، تم الحصول على التركيب البلوري لمونومر pfLDH المركب مع العامل المساعد NADH والأكسامات من بنك بيانات البروتين (رمز إدخال PDB 1LDG) [4]. على الرغم من أن الوحدة الوظيفية البيولوجية للإنزيم عبارة عن وحدة رباعية من أربع وحدات متطابقة ، فقد أجريت الدراسة باستخدام وحدة فرعية واحدة فقط. تم استخدام Accelrys Discovery Studio (DS) Visualizer 2.5 لتحرير بنية البروتين لإزالة جزيئات الماء مع الروابط المرتبطة. لدراسات الالتحام في غياب العامل المساعد ، تمت إزالة NADH المرتبط أيضًا.

Ligands المستخدمة في هذه الدراسة هي مثبطات تعتمد على الكينولون والتي تم استخدامها في علاج الملاريا وتشمل الأمودياكين (adq) الميفلوكين (MFQ) والكينين (qnn) والكلوروكين (clq). يوضح الشكل 1 هياكل الروابط المستخدمة في هذه الدراسة ، بما في ذلك العامل المساعد NADH للمقارنة. تم الحصول على إحداثيات هيكل الترابط من بنك الأدوية كملفات بيانات هيكلية [9]. تم استخدام متخيل DS لإعادة كتابة ملفات البيانات إلى تنسيق pdb. تم استخدام AutodockTools [10] لإضافة هيدروجين كامل إلى الروابط ، وحساب الشحنات الذرية الجزئية لـ Gasteiger وحفظ الهيكل الناتج بالتنسيق المطلوب للاستخدام مع AutoDock. تم تحديد جميع الالتواءات المرنة الممكنة لجزيئات ligand باستخدام AUTOTUTORS في AutoDockTools [10،11].

بمجرد تحديد مواقع الربط المحتملة ، تم إجراء إرساء الروابط إلى هذه المواقع لتحديد المطابقات الملزمة الأكثر احتمالية والأكثر فعالية من حيث الطاقة. لهذا الإرساء الأكثر صرامة والذي يتضمن مساحة بحث أصغر تقتصر على موقع الربط المحدد ، تم استخدام AutodockVina [12]. ثبت أن AutodockVina يحسن بشكل كبير دقة أوضاع الربط المتوقعة مقارنة بـ Autodock 4 [12]. تم إجراء 10 عمليات تشغيل مستقلة لكل رابط لكل موقع ربط ، مع شمولية 100 ونطاق طاقة 3. تم تحليل حلول الإرساء وتصنيفها على أساس وظيفة تسجيل Vina. لتكملة نتائج Vina واختيار أفضل المجمعات التمثيلية ، تم إجراء تحليلات إضافية للحلول الراسية باستخدام NNScore 2.0 [13،14].

تم إجراء جميع الحسابات على أجهزة الكمبيوتر التي تعمل بنظام التشغيل red hat Linux 5.0 ، × 86. تم تصور الهياكل الناتجة وتحليلها باستخدام مجموعة من برامج التصور بما في ذلك DS متخيل و VMD.

3.1. تحديد مواقع الربط

تم إرساء جميع الروابط الأربعة بنجاح إلى pfLDH. كشفت حلول الإرساء عن موقعين رئيسيين للربط على الإنزيمات (الشكل 2) ، أحدهما كان موقع الالتحام المشترك (الموقع 1).

الموقع 1 ، موقع ربط NADH ، عبارة عن جيب ربط على الطرف N- طرف من الإنزيم يتكون في الغالب من بقايا الأحماض الأمينية: GLY 27 ، SER 28 ، GLY 29 ، PHE 52 ، ASP 53 ، ILE 54 ، THR 97 ، ALA 98 ، GLY 99 ، PHE 100 ، THR 139 ، و ASN 140. تشكل بقايا الأحماض الأمينية هذه جيبًا ملزمًا يبدأ على إغلاق السطح (نهاية الأدينين لموقع العامل المساعد) ويمتد إلى عمق الإنزيم (نهاية نيكوتيناميد من موقع العامل المساعد). يتكون الموقع 2 من مخلفات الأحماض الأمينية على الطرف C من الإنزيم بما في ذلك LYS 198 و MET 199 و VAL 200 و LEU 201 و GLU 226 و PHE 229 و ASP 230 و VAL 233 و LYS 314 و GLU 317. تشكل هذه البقايا أخدود ربط بالقرب من سطح الإنزيم وهي جزء من مجال ربط الركيزة. يقع أخدود الربط هذا على الجانب الخلفي من الموقع النشط للركيزة والذي يقع على بعد حوالي 10 & Aring بعمق داخل الإنزيم ومجاور لنهاية النيكوتيناميد لموقع العامل المساعد [15].

تأثر توزيع المطابقات الراسية على موقعي الربط بوجود العامل المساعد (الشكل 3). في حالة عدم وجود العامل المساعد ، كان هناك توزيع مقارن للتشكيلات الراسية المستقرة على كلا موقعي الربط. ومع ذلك ، في وجود العامل المساعد ، كان الموقع الثانوي (الموقع 2) هو موقع الربط المفضل لجميع الروابط التي تمت دراستها.

3.2 مطابقة إرساء مواتية

بالنسبة لجميع الروابط التي تمت دراستها ، كان هناك ارتباط مشابه داخل موقع ربط العامل المساعد والموقع الثانوي عندما كان العامل المساعد غائبًا (الشكل 4). عندما تم شغل موقع ربط العامل المساعد أثناء الإرساء ، حدثت أفضل الحلول المثبتة لكل رابط في الموقع 2 (الشكل 5). تم تحديد أفضل شكل تم إرساؤه في كل موقع ربط بناءً على طاقات الربط المحسوبة باستخدام وظيفة تسجيل AutoDock وكذلك

الشكل 2 . تم تحديد معظم مواقع الربط المحتملة أثناء الإرساء. يشير الموقع 1 إلى موقع ربط العامل المساعد ويشير الموقع 2 إلى موقع الربط الثانوي.

(أ) (ب)

الشكل 3. توزيع المطابقة الراسية على مواقع الربط المحددة في غياب (أ) ووجود (ب) العامل المساعد NADH.

الشكل 4. معظم المطابقات الملزمة المستقرة في مواقع الربط عند الالتحام تتم في غياب العامل المساعد.

الشكل 5. معظم المطابقات الملزمة المستقرة في مواقع الربط عند إجراء الالتحام في وجود العامل المساعد.

ترتيب NNScore. يتم إعطاء طاقات الربط للهياكل التمثيلية كما تم حسابها بواسطة AutoDock في الجدول 1.

تُظهر جميع الروابط ألفة أقل من NADH لموقع ربط العامل المساعد. يُعزى ذلك إلى التفاعلات المحددة الأقل بشكل ملحوظ بين الروابط وبقايا الأحماض الأمينية القريبة. يشكل NADH بشكل كبير

الجدول 1 . متوسط ​​طاقات الربط (بالكيلو كالوري / مول) لأكثر المطابقات الراسية ملاءمة بناءً على تسجيل AutoDock.

عدد الروابط الهيدروجينية مع المخلفات المجاورة أعلى من أي من المركبات التي تمت دراستها. يقلل وجود العامل المساعد بشكل كبير من قدرة الروابط على الارتباط بموقع ربط العامل المساعد من حيث الاحتمالية والتقارب (الشكل 3 ، الجدول 1). في حالة عدم وجود العامل المساعد ، ترتبط الروابط بشكل عام باتجاه نهاية الأدينين من موقع ارتباط العامل المساعد ، وهو أقرب إلى السطح. على الرغم من أن الروابط لها هياكل مختلفة ، إلا أنها تظهر تقاربات ربط مماثلة في موقع الربط الثانوي. هذه ملاحظة مفاجئة إلى حد ما نظرًا للاختلافات الهيكلية المهمة بين الروابط. قد يُعزى ذلك إلى حقيقة أن موقع الارتباط هذا قريب من سطح الإنزيم وعلى هذا النحو ، فإن الارتباط بهذا الموقع لا يتأثر بشكل كبير بالاعتبارات الستريكية. يمكن أن تعيد الروابط المرنة (كما تم معالجتها في دراسة الإرساء هذه) ترتيب نفسها إلى مطابقة مواتية دون تداخلات فاصلة يمكن مواجهتها إذا كان موقع الربط أعمق داخل بنية الإنزيم. تكشف نظرة فاحصة على التطابق المستقر أنها مستقرة بشكل عام بواسطة 1 - 2 روابط هيدروجينية مع بقايا الأحماض الأمينية القريبة.

على الرغم من أن الارتباط بموقع ربط العامل المساعد يشير إلى إمكانية التثبيط التنافسي ، إلا أن جميع الروابط التي تمت دراستها أظهرت تقارب ارتباط أقل بكثير من NADH. تُظهر نظرة فاحصة على المجمعات المتكونة أن NADH يشكل عددًا أكبر بكثير من الروابط الهيدروجينية مع بقايا الأحماض الأمينية المجاورة أكثر من أي من الروابط. أدى وجود NADH المرتبط أثناء الالتحام إلى تقليل التردد والتقارب بشكل كبير في الارتباط بموقع ربط العامل المساعد. يشير هذا إلى أن ارتباط الترابط ليس قويًا بدرجة كافية لأي تثبيط تنافسي كبير. أظهرت جميع الروابط روابط ارتباط مماثلة لكل من موقع العامل المساعد والموقع الثانوي. قد يكون هذا مهمًا لأن موقع الارتباط البديل هذا يشتمل على وحدات بنائية تشكل جزءًا من مجال ربط الركيزة ، وقد يتداخل مع نشاط ارتباط الركيزة أو النشاط التحفيزي للإنزيم. مجال ربط الركيزة عبارة عن هيكل ألفا / بيتا يتكون من وحدات بنائية 163 - 247 و 267 - 331 ، ويقع بجوار نهاية مجال ربط العامل المساعد بالنيكوتيناميد [15]. تعتبر بقايا الأحماض الأمينية المتضمنة في ربط الروابط داخل موقع الارتباط الثانوي جزءًا من هذا المجال. تم اقتراح أن أحد مسارات ربط الركيزة الرئيسية في تحفيز LDH يتضمن إغلاق ما يسمى بالحلقة المتنقلة ، والتي تتكون من 10 مخلفات سطحية 98 - 110 [16]. نظرًا لأن موقع الإنزيم النشط مدفون بعمق ، فإن التقلبات الديناميكية ضرورية لتسهيل وصول الركيزة إلى الموقع النشط [17]. في LDH ، تكون الحلقة المتنقلة في شكل مفتوح قبل ربط ligand وتغلق فوق الموقع النشط بعد روابط الركيزة. يتضمن هذا تغييرًا هيكليًا عابرًا بنسبة 10٪ - 15٪ ضمن مجال ربط الركيزة ، وهو أمر ضروري لجلب بقايا الأحماض الأمينية الضرورية حفزًا بالقرب من الركيزة المرتبطة [16]. لا ترتبط الروابط القائمة على الكينولون في هذه الدراسة تمامًا في الموقع النشط ، وبالتالي لا يمكن اعتبارها مثبطات تنافسية للركيزة. ومع ذلك ، فإن ارتباطها بموقع الربط الثانوي ، المحدد في هذه الدراسة ، قد يتداخل مع التغييرات الهيكلية التي يجب أن تصاحب حركة الحلقة المتنقلة وهي ضرورية لربط الركيزة. قد يؤدي تكوين تفاعلات كبيرة مع المخلفات داخل مجال ربط الركيزة وعلى مقربة من الموقع النشط مثل Lys198 ، MET199 ، LEU201 ، إلى تثبيط حركات الحلقة. وبالتالي ، قد يعمل موقع الربط الثانوي كموقع خيفي ، مما يشير إلى إمكانية نوع من التثبيط الخيفي للنشاط التحفيزي.

في هذه الدراسة ، تم استخدام الالتحام الجزيئي لدراسة ارتباط أربعة بروابط كينولون مع المتصورة المنجلية لاكتات ديهيدروجينيز. تظهر النتائج أن الجزيئات قد رُبطت بنجاح بالإنزيم وأن هناك موقعين محتملين للارتباط لهذه الأدوية المضادة للملاريا على الإنزيم ، مع موقع الارتباط بالعامل المساعد كأحدهما. يشير ارتباط هذه الروابط بجيب الارتباط بالعامل المساعد لـ pfLDH إلى أن كل هذه الجزيئات قد تكون مثبطات تنافسية محتملة للعامل المساعد ، NADH كما اقترحت الدراسات الأخرى التي تتضمن الكلوروكين [5]. ومع ذلك ، قد يكون أي تثبيط محتمل غير فعال لأن جميع الروابط تظهر تقاربات ربط أقل عند مقارنتها بـ NADH. يحدد الالتحام الجزيئي أيضًا موقع ربط بديل له ألفة ربط مماثلة بموقع العامل المساعد. حقيقة أن هذه الجزيئات يمكن أن ترتبط بهذا الموقع مع تقاربات ربط مماثلة ، حتى في وجود العامل المساعد ، تشير إلى إمكانية تثبيط غير تنافسي أو غير تنافسي. يشتمل موقع الربط هذا على وحدات بنائية تشكل مجال ربط الركيزة وقد يقترح تداخلًا محتملاً مع نشاط ربط الركيزة أو النشاط التحفيزي عن طريق تثبيط التغييرات المطابقة المطلوبة للوصول إلى الركيزة إلى الموقع النشط والتحفيز. سيكون من الضروري إجراء مزيد من التحقيقات ، بما في ذلك الدراسات الحركية التجريبية لتحديد التأثير المثبط ، إن وجد ، المرتبط بهذا النمط من الارتباط.

تم دعم هذا العمل من قبل مكتب جنوب شرق جامعة إنديانا لعميد الأبحاث ، مع زمالة أبحاث أعضاء هيئة التدريس الصيفية ومنح مساعد باحث جامعي لدعم الطلاب الجامعيين العاملين في المشروع.


أساليب

مجموعات البيانات

تم تنزيل بيانات RNASeq2 من مجموعة COAD من مستودع TCGA [3] باستخدام حزمة TCGA2STAT [54]. تم تصفية المرضى حسب نوع المشكلة قيد الدراسة. للتصنيف وفقًا لحالة النقائل في الغدد الليمفاوية ، تم الحصول على ما مجموعه 283 مريضًا ، وتصنيف 166 في المرحلة ن0 و 117 بين المراحل ن1 و ن3.

بالنسبة لمشكلة تصنيف مرحلة المرض ، تم تصنيف 154 مريضا بين المراحل س1 و س2بينما تم تصنيف 120 بين المراحل س3 و س4.

أخيرًا ، فيما يتعلق بمشكلة التصنيف بين الأنسجة السليمة والورم ، تم تضمين 26 مريضًا في التحليل. قدم هؤلاء المرضى بيانات RNASeq لأنسجة الورم والأنسجة الطبيعية المجاورة. لفهم هذه المجموعة بشكل أفضل ، يمكن رؤية بعض البيانات السريرية لهؤلاء المرضى في ملف المعلومات التكميلية S3.

تحليل التعبير التفاضلي

تم إجراء تحليل التعبير التفاضلي باستخدام حزمة edgeR. تفترض هذه الحزمة أن عدد القراءات في كل عينة (j) المخصصة للجين (i) يتم نمذجتها من خلال التوزيع السلبي ذي الحدين مع معلمتين ، المتوسط ميكرومترأناو j ومعلمة التشتت المفرط Θاي جاي.

صاي جاي يتوافق مع العدد الكامل غير السلبي للقراءات في كل عينة (ي) المخصصة للجين (1). قيم المتوسط ​​والتشتت المفرط ، من الناحية العملية ، غير معروفة لذلك يجب علينا تقديرها من البيانات. أخيرًا ، باستخدام الاختبار الدقيق للتوزيع ذي الحدين السالب ، يتم تقدير الجينات المعبر عنها تفاضليًا.

التعلم الالي

تم تنفيذ الخوارزميات التالية: نموذج الغابة العشوائية (RF) والنموذج الخطي المعمم (glmnet). تم استخدام التحقق المتداخل المتداخل لتدريب النماذج. بعبارة أخرى ، كانت هناك مرحلتان للتحقق. أولاً ، تم استخدام أداة الانتظار لاختيار أفضل المعلمات الفائقة (2/3 للتدريب و 1/3 للاختبار) وثانيًا ، تم استخدام اترك واحد خارج للتحقق من صحة النموذج.

الالتحام الجزيئي

تم قياس قوة التفاعلات بواسطة طاقة التقارب (AE ، kcal / mol) للروابط لأهداف البروتين باستخدام البرنامج المفتوح AutoDock Vina [55]. تم إجراء المعالجة بالكامل في مجموعة BioCAI من جامعة A Coruna (إسبانيا). يحتوي تدفق الإرساء على العديد من الخطوات التي تضمنت معالجة الترابط والبروتين والتحويل والتحسين الهندسي قبل حسابات الإرساء.

وهكذا ، يتم تقديم الروابط على شكل قائمة بأسماء الأدوية التجارية. باستخدام واجهات برمجة تطبيقات PubChem ، تم تنزيل مركبات جميع الأدوية على أنها SDF 2D. تم تحويل جزيئات ligand إلى PDB عن طريق تحسين البنية ثلاثية الأبعاد باستخدام برنامج babel [56]. تم ترشيح أهداف البروتين فقط لنموذج PDB الأول ، وتم التخلص من الجزء غير البروتيني (جزيئات الماء ، الروابط الأخرى ، إلخ). تم تحويل PDB للروابط والبروتينات إلى تنسيق PDBQT باستخدام البرامج النصية AutoDockTools (Prepar_ligand4.py و Prepar_receptor4.py) [57]. تم اعتبار هدف البروتين جامدًا في جميع حسابات الإرساء وكان البحث عن التفاعل يأخذ في الاعتبار السطح الكامل للأهداف. يعتمد تدفق الإرساء على نصوص Python و bash ، بما في ذلك قراءة النتائج النهائية. يعتبر الحد الفاصل للتفاعلات المستقرة AE (& lt -7.0 frac ) [58]. تستند النتائج إلى أول محول لرسو السفن من الروابط مع انحراف الجذر التربيعي المرجعي للمواضع الذرية (RMSD) بقيمة 0 [59]. نحن نقدم أفضل 50 تفاعلًا (قيم AE الأكثر سلبية). استخدمنا 155 هدفًا للبروتين و 151 مركبًا (24.273 وحدة إرساء / قيم AE). يتم تقديم قائمة التفاعلات وأرقام الالتحام لواحدة من أفضل التفاعلات مثل nilotinib - مركب 644241 (يجند) مع 3s0i (هدف البروتين).

من أجل فهم جميع التفاصيل ، تم تقديم أداة ويب مفتوحة جديدة باسم COAD-DRD: إعادة استخدام أدوية سرطان القولون الغدي باستخدام الإرساء (https://muntisa.github.io/COAD-DRD/). تتضمن الأداة عدة أقسام حول أفضل دواء مقترح لـ COAD ، وأفضل 50 تفاعلًا ، واختيارنا للتفاعل ومجموعة البيانات الكاملة لنتائج الإرساء. جميع الملفات ومصدر الأداة متاحان كمستودع GitHub مفتوح على https://github.com/muntisa/muntisa.github.io/tree/master/COAD-DRD. تضمنت أقسام الويب جداول تفاعلية ومؤامرات وجدول محوري وعناصر واجهة ثلاثية الأبعاد (تم إنشاؤها باستخدام دفاتر python jupyter استنادًا إلى HTML ، مؤامرة - https://plotly.com ، ipywidgets - https://ipywidgets.readthedocs.io/en / latest / ، nglview - https://github.com/arose/nglview (DOI: 10.5281 / zenodo.3700850) ، pivottablejs - https://pivottable.js.org وجداول البيانات - https://datatables.net). وبالتالي ، من الممكن تكبير الهياكل المعقدة ثلاثية الأبعاد بين أوضاع ربط الأدوية والأهداف ، والبحث عن نتائج محددة ، والعثور على تفاصيل في المؤامرات ، وفهم توقيع الدواء على جميع جينات COAD ، والتحقق من ذرات التلامس والروابط الهيدروجينية للتفاعلات ، و تنزيل كافة ملفات الإرساء.

خط أنابيب التحليل

في هذا القسم سوف نصف خط الأنابيب المتبع للحصول على المرشحين للجينات المقدمة في هذا العمل. بعد ذلك ، سيتم وصف كل مرحلة من المراحل التي تم تنفيذها في هذا العمل خطوة بخطوة.

دولة من الفن استعراض

يتألف الهدف من هذا العمل من البحث والتحقق من صحة التوقيعات والأهداف العلاجية لسرطان القولون والمستقيم المذكورة بالفعل في الأدبيات.

تحقيقا لهذه الغاية ، تم إجراء مراجعة للأوراق المنشورة التي استخدمت بيانات TCGA لتنفيذ خوارزميات التعلم الآلي. من بين جميع الأعمال التي تم العثور عليها ، تم اختيار فقط تلك الدراسات التي كان المتغير التابع مرتبطًا بتشخيص المرض. أخيرًا ، تم تحديد ثلاث أوراق. أبلغت كل من هذه الدراسات عن توقيع الجينات المتعلقة بتشخيص مرضى سرطان القولون.

توليد التوقيع التلوي

ثانيًا ، تم إنشاء التوقيع الجيني عن طريق دمج التوقيعات الثلاثة المحددة مسبقًا. تم الحصول على إجمالي 34 جينًا. تم فحص التوقيع بحثًا عن دوافع محددة مسبقًا لسرطان القولون. لهذا الغرض ، تم تنزيل الدوافع المحددة في سرطان القولون من قاعدة بيانات Intogen ، ولم يتم العثور على مصادفة بين القائمتين.

إذا افترضنا أن التعبير عن هذه الجينات يؤثر على تشخيص الأفراد ، فمن المثير للاهتمام ، أولاً ، معرفة ما إذا كان هذا التوقيع يتنبأ بدقة بتكهن المرضى في مجموعة مثل TCGA وثانيًا ، إذا كان أي من هذه الجينات يمكن أن يكون في المستقبل هدف البروتين ، والذي يمكن مهاجمته بالأدوية المعتمدة بالفعل في الصناعة.

ثم تم التحقق من صحة التوقيع لنوعين مختلفين من المشاكل. أولاً لتصنيف مرحلة السرطان ، وثانياً لتصنيف المرضى بين الأصحاء والمرضى. وأعقبت هذه التجربة دراسة أهمية المتغيرات ضمن أفضل النماذج.

ابحث عن أهداف علاجية جديدة

كان التركيز التالي في هذا العمل هو الكشف عن أهداف علاجية جديدة محتملة باستخدام إعادة توظيف الأدوية. تقدم هذه التجربة جزأين متمايزين جيدًا: الحصول على الأهداف (البروتينات) والحصول على الروابط (الأدوية).

من أجل الحصول على الأهداف ، تم تحويل توقيع الجينات (تسميات HGNC) وجميع هياكل البروتين PDB الممكنة. تم إجراء التحول من خلال حزمة biomaRt. في هذه الخطوة ، فقد جزء من الجينات بسبب عدم وجود تعليق توضيحي في PDB لجميع منتجات البروتين لجميع الجينات. في النهاية ، تركنا مع 16 جينًا لها تعليق توضيحي PDB. في الجدول 5 ، يتم عرض قائمة الجينات المستخدمة في تجربة الإرساء الجزيئي. تم تحليل إجمالي 155 بنية PDB مشتقة من هذه الجينات.

للحصول على الروابط ، تم اختيار الأدوية المضادة للسرطان التي تمت الموافقة عليها بالفعل للعلاج. كان الهدف من هذه العملية هو العثور على دواء ، تمت الموافقة عليه بالفعل ، له قوة تفاعل كبيرة ضد هدف بروتين من أجل إعادة استخدامه ، في هذه الحالة ، لسرطان القولون.

تم الحصول على الأدوية المضادة للسرطان من موقع المعهد القومي للسرطان [60]. للتحقق من صحة جميع أسماء الأدوية ، تم تنزيلها من مستودع DRUG REPURPOSING HUB [61]. قمنا بعمل مزيج من كلتا القائمتين واحتفظنا فقط بالقائمتين التي تم اجتيازها بالفعل في التجارب السريرية ، وبالتالي فهي موجودة في السوق. أخيرًا ، بعد المعالجة ، حصلنا على 81 دواءً معتمدًا مضادًا للسرطان.


مقدمة

يستخدم الالتحام الجزيئي على نطاق واسع للتنبؤ بمجمعات بروتين-يجند [1] ، [2] وفحص مكتبات كبيرة للجزيئات التي من شأنها أن تعدل نشاط المستقبل البيولوجي. على الرغم من أنها تعاني من مسؤوليات معروفة ، إلا أنها تنبأت بروابط جديدة لأكثر من 50 هدفًا في السنوات الخمس الماضية وحدها [3] - [57]. في الدراسات المقارنة المرتقبة مع الفحص التجريبي عالي الإنتاجية (HTS) ، فقد أثرت معدلات الإصابة بأكثر من 1000 ضعف [58]. في حين أن HTS قد أضاءت النيجاتيف الكاذبة للإرساء [56] فإن الإرساء ألقى بالمقابل الضوء على السلبيات الزائفة من HTS [3]. في كثير من الأحيان ، يتم اختبار تنبؤات الالتحام من خلال الهياكل البلورية للأشعة السينية اللاحقة ، مما يؤكد غالبًا الأشكال الهندسية المتوقعة للمجمع الراسي [7] ، [14] ، [59] - [65].

على الرغم من هذه النجاحات ، فإن الالتحام يحتفظ بمسؤوليات حاسمة. نظرًا لأنه يتم استخدامه لفحص المكتبات المركبة الكبيرة بشكل متزايد بحثًا عن الروابط المرشحة الجديدة ، فقد ظلت سرعة حسابات الإرساء هدفًا للتحسين. أصبحت الحاجة إلى برامج إرساء فعالة أكثر إلحاحًا مع زيادة حجم المكتبات المركبة التي يمكن الوصول إليها. في حين أن حملات الإرساء في أوائل التسعينيات تناولت مكتبات مثل دليل المواد الكيميائية الدقيقة (MDL) الذي يضم حوالي 60.000 جزيء ، ودليل المواد الكيميائية المتاحة لحوالي 250.000 جزيء في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، وظهور ZINC وقواعد البيانات ذات الصلة [66] ، [67] زاد عدد الجزيئات التي يمكن شراؤها للفحص إلى أكثر من 700000 في عام 2005 وما يقرب من 20.000.000 جزيء من الكتلة الجزيئية أقل من 500 دالتون اليوم [68]. الأهم من ذلك هو الحاجة إلى أخذ عينات كافية من حالات الترابط والبروتين في الالتحام ، وتقييم دقيق لطاقات الربط لمجمعات بروتين-يجند المحتملة. تنمو مساحة التوافق بشكل كبير مع حجم الترابط ، ولا يزال أخذ العينات من هذه المساحة يمثل تحديًا. تتمثل إحدى القضايا الرئيسية في ما إذا كان الالتحام هو أخذ العينات بشكل كافٍ ، وكيف ترتبط زيادة أخذ العينات بتحسين النتائج والنتائج. يتضمن ذلك أخذ عينات من درجات الحرية الداخلية داخل الترابط وكذلك أخذ العينات التي تشكلها الرابطة بين الليجند ومستقبل البروتين.

تم تقديم العديد من طرق الإرساء المستخدمة على نطاق واسع لمعالجة هذه المشكلات ، ولاستغلال الفرص التي توفرها المكتبات المركبة الكبيرة لاكتشاف روابط جديدة. يقوم برنامج FRED [69] بشكل شامل بأخذ عينات هندسية محددة بواسطة خطوط لاتيس منتظمة ، ومرشحات باستخدام حوامل العقاقير ، ثم تقييم الأوضاع المتبقية باستخدام وظيفة طاقة. يستخدم ICM [70] عمليات تشغيل عشوائية متعددة لأخذ العينات ليتم تسجيلها بوظيفة طاقة ، بينما يستخدم GOLD [71] خوارزمية جينية لأخذ عينات من الأوضاع ويتضمن مجموعة متنوعة من وظائف التسجيل. يستخدم GLIDE SP [72] عدة مستويات من أخذ العينات والتسجيل ، وتنتهي بنسخة معدلة من ChemScore بعشرة مصطلحات تسجيل [73] ، ويستخدم GLIDE XP [74] ثمانين معلمة للتسجيل ويتم تدريبه على إعادة إنتاج بيانات تقارب الربط للمجمعات المعروفة . يعد Autodock 4 [75] و Autodock Vina [76] إصدارين مختلفين من نفس نهج الطاقة المستند إلى الشبكة مع خوارزمية جينية لأخذ العينات. ركزت سلسلة برامج DOCK عادةً على وظائف التسجيل القائمة على الفيزياء مع عدد قليل نسبيًا من المصطلحات وأخذ العينات عن طريق مطابقة الرسم البياني بين ذرات الترابط و "النقاط الساخنة" للمستقبلات - نقاط التكامل المحتملة لذرة ليجند معينة. هناك فرعين رئيسيين لـ DOCK ، عائلات DOCK 6.x [77] و DOCK 3.x ، والتي ركز الأول منها بشكل أكبر على التنبؤ الدقيق للهندسة الترابطية وتبنى نطاقًا أوسع من وظائف التسجيل. وفي الوقت نفسه ، انشقّت برامج DOCK 3.x بشكل أكثر إحكامًا على وظائف التسجيل القائمة على الفيزياء بشروط أقل ، وركزت على تحسين السرعة اللازمة للتعامل مع شاشات المكتبة الكبيرة. إنه البرنامج الأخير الذي تم اختباره على نطاق واسع من خلال تجربة اكتشاف الروابط الجديدة ، وهو من بين برامج الإرساء التي تم اختبارها بشكل شامل من خلال المقارنة المباشرة مع HTS المرتقب ، والتأكيد البلوري ، على الأقل في الأدبيات.

تمكن DOCK3.5.54 من إجراء فحص سريع نسبيًا للمكتبات الكيميائية عن طريق أخذ عينات فعالة للتوجهات المحتملة وباستخدام قاعدة مرنة [78] لمطابقة الترابط المحسوبة مسبقًا [79] ، [80]. اعتمد الأول على تطبيق DOCK التقليدي لمطابقة الرسم البياني القائم على النقاط الساخنة [81] ، [82] والذي ركز على البحث عن توجهات ترابطية تكميلية للبروتين من المحتمل أن تؤدي إلى نوبات مواتية ، بينما ألغى الأخير الحاجة إلى بناء يجند المطابقات أثناء التنقل ، مفيدة بشكل خاص عند ربط نفس الرابط ببروتينات متعددة حيث يتم توفير الوقت لشاشات إضافية بعد الأولى. ومع ذلك ، أثناء محاولتنا تحسين البرنامج بشكل أكبر ، وجدنا أن أخذ عينات من التوجهات يتصرف بشكل متقطع نظرًا لتنوع المعلمات. عند استخدام الرسوم البيانية للحد من أخذ العينات ، كانت الاتجاهات التي تم أخذ عينات منها دائمًا مجموعة فرعية مما كان ممكنًا عند أي تفاوت محدد للمسافة. يؤدي تغيير معلمات المدرج التكراري دائمًا إلى إرجاع مختلف التطابقات الممكنة للرسم البياني ، ولكنه لم يُرجع مجموعات فرعية أو مجموعات فرعية من الاتجاهات المحتملة التي تم إجراؤها بواسطة معلمات الرسم البياني الأخرى ، مما يؤدي إلى الارتباك عند محاولة استكشاف العينات الاتجاهية وتحسينها. وبالمثل ، كنا قلقين بشأن أخذ عينات من مطابقة الترابط في القاعدة المرنة. كانت المشكلة الرئيسية هي إعادة دمج المطابقات المختلفة التي تم إنشاؤها بواسطة أوميغا [83] في مطابقة جديدة ، والتي كان لها القدرة على خلق اشتباكات داخلية فاصلة. غالبًا ما كانت هذه المطابقات موجودة في DOCK3.5.54 [79] ، [80] شاشات المكتبة. لم يكن مخطط تصفية المطابقات بدون اشتباكات داخلية في DOCK3.6 [84] مرضيًا تمامًا ، حيث لا تزال هذه الأشكال الهندسية المتوترة تُنشأ ولم تكن المرشحات ناجحة تمامًا ، مما أدى إلى مطابقة شرك جيدة للتسجيل بشكل فعال. بالإضافة إلى ذلك ، فإن المشكلات المتعلقة بالتوافق في القاعدة المرنة التي سيتم إرساؤها ، مثل أخذ عينات من الهيدروكسيل العطري خارج الطائرة ، أدت إلى حدوث مزيد من الأخطاء.

هنا نستكشف خوارزميات واستراتيجيات هندسية جديدة لمعالجة هذه المشاكل. نحن نتكيف مع تقنية شاملة لمطابقة الرسم البياني [85] ، [86] والتي تضمن أخذ عينات من جميع مجموعات الرسوم البيانية المطابقة الممكنة. نعني بواسطة مجموعات الرسم البياني تراكبات مجموعات من ذرات الترابط على مجموعات من النقاط الساخنة للمستقبلات (الشكل 1 أ). الآن ، مع زيادة عدد التطابقات ، تنمو عينات اتجاه الترابط بشكل منتظم ومتوقع وغير متقطع. يسمح لنا هذا باستكشاف كيف ، وما إذا كان ، يؤدي أخذ عينات الترابط المتزايد إلى أداء أفضل لرسو السفن ، كما يتم الحكم عليه من خلال الطاقات وإثراء الروابط المعروفة على الأفخاخ المتطابقة. هذا أمر بالغ الأهمية لفهم ما إذا كانت تحدياتنا الأساسية في الالتحام هي أخذ العينات أو تسجيل النقاط. نستكشف أيضًا ما إذا كانت الحسابات المحسّنة جسديًا للهندسة الترابطية ، باستخدام مصطلح إلكتروستاتيكي في توليد التشكل الترابطي ، بالإضافة إلى أخذ عينات أكثر واقعية من الهيدروكسيل العطري ، يؤدي إلى أداء أفضل لرسو السفن. في حالة التنبيه إلى الحاجة إلى الكفاءة في طريقة تسعى إلى ترتيب تكامل البروتين في 20.000.000 جزيء غير مرتبط ، استكشفنا أيضًا هندسة البرمجيات من أجل الالتحام الفعال ، مما أدى في النهاية إلى تحسين السرعة الأولية للطريقة. ما هي النتائج هي طريقة الإرساء التي يزيد أخذ العينات بها بانتظام وبشكل متوقع مع الاحتفاظ بحساب الطاقة القائم على الفيزياء وسرعتها: على النوى المشتركة 2.66 جيجاهرتز ، يمكن أن تُرسى بشكل موثوق المكتبة المركبة التي يبلغ عددها 1400000 والمستخدمة في DUD-E [87] في أقل من 1000 ساعات وحدة المعالجة المركزية. نظرًا لإمكانية الوصول الجاهزة للمجموعات متعددة النواة ، تتيح لنا هذه السرعة اختبار DOCK بشكل صارم باستخدام معلمات مختلفة ، في مكتبة DUD-E المكونة من 102 هدف بروتيني متنوع بإجمالي 22805 رابطًا و 1411214 شركًا متطابقًا مع الخصائص. قد تجد العديد من الطرق هنا تطبيقًا واسعًا. البرنامج الجديد يسمى DOCK3.7 [88] ويتضمن تحديثات لشفرة مصدر DOCK ، برنامج إنشاء قاعدة المرنة mol2db2 (تحديث mol2 db [79] ، [80]) ، blastermaster (نسخة محدثة من DOCK Blaster [89]) وغيرها من البرامج النصية التبعية. يظل DOCK متاحًا للتنزيل مجانًا ، مع مصدر لجميع برامجنا ، للأكاديميين والمؤسسات البحثية غير الهادفة للربح. يتوفر أيضًا تطبيق قائم على الويب للمهتمين باستخدامه لاكتشاف الروابط الترابطية دون الاستثمار في التثبيت المحلي [90].


أساليب

مثبطات ASMT والميلاتونينرجيك

تم الحصول على البروتين المستخدم في دراسة الالتحام من خلال نمذجة التماثل بواسطة عزام وآخرون ، [24]. تم استخدام خادم الويب Dogsite للكشف عن جيب الربط لـ ASMT (الجدول 1) [25]. تم اختيار ثلاثة وسبعين من مثبطات ASMT المتنوعة هيكليًا (ملف إضافي 1) ذات نشاط بيولوجي جيد تمثيلي من الأدبيات [26-31]. تم رسم الهياكل ثنائية الأبعاد لمثبطات الميلاتونين باستخدام حزمة رسم التركيب الكيميائي ، ChemOffice 2004 [32]. تم تقليل الطاقات التوافقية للمثبطات باستخدام UCSF Chimera [33]. ثم خضعت الهياكل المصغرة لدراسات الالتحام.

بروتوكول الإرساء

تُستخدم بروتوكولات الالتحام الجزيئي على نطاق واسع للتنبؤ بأوجه التقارب الملزمة لعدد من الروابط. في العمل الحالي ، كان هدفنا هو دراسة إمكانية وجود علاقة قائمة بين الأنشطة الحيوية التجريبية للمثبطات قيد الدراسة ودرجات الالتحام. من أجل الحصول على نتائج دقيقة ، تم إجراء جميع تجارب الإرساء باستخدام المعلمات الافتراضية. كان الوقت اللازم لرسو ليجند واحد حوالي 1-2 دقيقة. تم إجراء الإرساء باستخدام AutoDock / Vina و GOLD و FRED على محطة عمل Linux (openSUSE11.4) مع معالج Intel Pentium D (3.0 جيجاهرتز) وذاكرة وصول عشوائي (RAM) سعة 1 جيجابايت حيث تم تشغيل FlexX على نظام التشغيل windows 7 المجهز بـ Intel® Atom ™ المعالج (1.67 جيجاهرتز) و 1 جيجابايت من ذاكرة الوصول العشوائي.

الإرساء باستخدام AutoDock / Vina

تم إكمال الخطوات الوسيطة ، مثل ملفات pdbqt لإعداد البروتين والرباطات وإنشاء مربع الشبكة باستخدام أدوات AutoDock لبرنامج واجهة المستخدم الرسومية (ADT). خصصت ADT الهيدروجين القطبي وشحنات ذرة كولمان الموحدة ومعلمات الذوبان والأحجام الجزئية للبروتين. حفظ AutoDock الملف المعد بتنسيق PDBQT. تم استخدام AutoGrid لإعداد خريطة الشبكة باستخدام مربع الشبكة. تم ضبط حجم الشبكة على 60 × 60 × 60 نقطة xyz مع تباعد شبكة 0.375 Å وتم تحديد مركز الشبكة بأبعاد (x و y و z): -1.095 و -1.554 و 3.894. يتم حساب شبكة النقاط من هيكل الترابط لتقليل وقت الحساب. تم استخدام AutoDock / Vina لرسو السفن باستخدام معلومات البروتين والروابط جنبًا إلى جنب مع خصائص مربع الشبكة في ملف التكوين. يستخدم AutoDock / Vina المحسن العالمي للبحث المحلي المتكرر [34 ، 35]. أثناء إجراء الالتحام ، يعتبر كل من البروتين والروابط صلبة. تم تجميع النتائج الأقل من 1.0 في الانحراف الموضعي للجذر المتوسط ​​التربيعي (RMSD) معًا وتم تمثيلها بالنتيجة باستخدام الطاقة المجانية الأكثر ملاءمة للربط. تم استخلاص الوضع مع أقل طاقة للربط أو تقارب الربط ومواءمته مع بنية المستقبل لمزيد من التحليل.

الإرساء باستخدام GOLD (التحسين الجيني لرسو السفن Ligand)

يستخدم GOLD الخوارزمية الجينية لاستكشاف المرونة الدورانية لمستقبلات الهيدروجين والمرونة المطابقة للرابط [18]. في إرساء الذهب تم إجراء باستخدام المعالج مع المعلمات الافتراضية حجم السكان (100) الاختيار - الضغط (1.1) عدد العمليات (10000) عدد الجزر (1) الحجم المناسب (2) وأوزان المشغل للهجرة (0) ، طفرة تم تطبيق (100) ، وكروس (100). تم تحديد الموقع النشط مع كرة نصف قطرها 10 باختيار بقايا موقع نشط من البروتين. تم استخدام إعدادات الخوارزمية الجينية الافتراضية لجميع الحسابات وتم حفظ مجموعة من 10 حلول لكل يجند. تم استخدام GOLD بواسطة وظيفة اللياقة البدنية GoldScore. GoldScore هي آلية جزيئية مثل الوظيفة وقد تم تحسينها لحساب مواضع ربط الترابط. يأخذ في الاعتبار أربعة شروط:

اينhb_ext هي رابطة هيدروجين البروتين - يجند و S.vdw_ext هي تفاعلات van der Waals بين البروتين والربيطة. سhb_int هي التفاعلات داخل الجزيئية مسعور بينما سvdw_int هي المساهمة الناتجة عن إجهاد الجزيء في يجند.

الإرساء باستخدام FlexX

FlexX (التي أصبحت الآن جزءًا من LeadIT) هي طريقة إرساء مرنة تستخدم خوارزمية البناء الإضافي (IC) ووظيفة تسجيل النتائج التجريبية الخالصة المشابهة لتلك التي طورها بوم وزملاؤه [36] لوضع الروابط في الموقع النشط. تقوم خوارزميات IC أولاً بتقسيم كل جزيء إلى مجموعة من الأجزاء الصلبة وفقًا للروابط القابلة للدوران ، ثم تقوم بتجميع الأجزاء بشكل تدريجي حول جيب الربط [19]. بالنسبة لدراسات الإرساء ، تم تحويل ملفات pdb الخاصة بالروابط إلى تنسيق ملف SYBYL mol2 وتم إنشاء مكتبة روابط. تم إعداد ملف وصف المستقبلات من خلال واجهة FlexX الرسومية. تم تحديد موقع نشط عن طريق اختيار بقايا البروتين. يشتمل الموقع النشط على بقايا بروتينية حول كرة نصف قطرها 10 تتركز في مركز كتلة الربيطة. بناءً على قيم الطاقة ، تم اختيار أفضل عشرة أوضاع مرتبة لكل رابط في مجموعة البيانات لمزيد من التحليل.

يتم إعطاء طاقة الارتباط الحر ΔG لمركب البروتين - يجند بواسطة:

هنا ، f (R ، Δα) هي دالة تحجيم تعاقب الانحرافات عن الهندسة المثالية و Nتعفن هو عدد الروابط القابلة للدوران الحرة التي تم تجميدها في المجمع. شروط Δجيهب، Δجيio ΔGأر و ΔG0 هي معلمات قابلة للتعديل. ΔGيبو هي طاقة ملامسة محبة للدهون (راري وآخرون ، [19]).

الإرساء باستخدام FRED (لرسو السفن السريع الجامد)

يستخدم FRED خوارزمية إرساء متعددة المطابقة والتي تولد بشكل منفصل مجموعة من المطابقات منخفضة الطاقة ، ثم تقوم بعملية إرساء صلبة لكل أداة مطابقة [37]. من أجل تنفيذ الإرساء الصحيح ، طلب FRED ملف مستقبل مُعد بدقة بالإضافة إلى مكتبة مطابقة ليجند. تم تحضير ملف المستقبلات باستخدام ملف make-receptor المتوفر في FRED بينما تم إنشاء مكتبة التوافق ligand في Omega 2.3.2 (OpenEye Scientific Software) بالإعدادات الافتراضية. تم توسيع حجم صندوق الإرساء المتمركز على المستقبل في جميع الاتجاهات حتى وصل إلى ما يقرب من 31671 Å 3. كانت أبعاد الصندوق: 28.10 × 32.91 × 34.25 بوصة. تم استخدام FRED بوظيفة تسجيل من النوع الغاوسي Chemgauss4 لربط ASMT بمكتبة مطابقة الروابط من أجل الحصول على مثبط قوي ضد ASMT. يستخدم Chemgauss4 الإمكانات بين المواضع المتطابقة كيميائيًا حول الوضعية المثبتة على الترابط. هذه المواقف الكيميائية مكملة للمجموعات المحددة القريبة في المستقبل. بشكل عام ، تكون التفاعلات إما مانحين أو متقبلين لرابطة الهيدروجين ويتم الحصول على درجة رابطة هيدروجين مواتية عندما يتداخل موضع الهيدروجين القطبي على جزيء واحد مع موضع زوج وحيد على جزيء آخر. التفاعلات التي يمكن تسجيلها بواسطة وظائف Chemgauss هي: ستريك ، متقبل ، مانح ، مجموعات منسقة ، معادن ، أزواج وحيدة ، هيدروجين قطبي ومجموعات تنسيق مخلبة [38].


جزيئات صغيرة
- توليد إحداثيات ثلاثية الأبعاد
- الأدوات الحسابية لتحسين الهندسة
- التحليل التوافقي
- تحديد إمكانات التفاعل الجزيئي
- تحديد الصيدلة
- طرق 3D QSAR

دراسة حالة لنمذجة الجزيئات الصغيرة: مضادات مستقبلات الدوبامين D3
- بناء نموذج صيدلاني
- تحليل ثلاثي الأبعاد QSAR

مقدمة في نمذجة البروتين المقارن
- أين وكيف تحصل على معلومات عن البروتينات
- مصطلحات ومبادئ تركيب البروتين
- نمذجة البروتينات المقارنة
- إجراءات التحسين -
صقل النموذج -
الديناميات الجزيئية
- التحقق من صحة نماذج البروتين
- خواص البروتينات

الفحص والرسو الافتراضي
- اعداد الشركاء
- خوارزميات الإرساء
- وظائف التهديف
- نتائج الفرز الافتراضي بعد التصفية
- مقارنة بين طرق الإرساء والتسجيل المختلفة
- أمثلة على دراسات الفحص الافتراضية الناجحة

نطاق وحدود الالتحام الجزيئي
- الالتحام في موقع Polar Active الذي يحتوي على الماء
- بما في ذلك العامل المساعد في الإرساء؟ (الجديد)
- تأثير Tautomerism على الإرساء (جديد)

المقاربات الكيميائية الجينية لتصميم الأدوية العقلانية (جديد)
- وصف الترابطية والمساحات المستهدفة
- المقاربات الكيميائية الجينية القائمة على يجند
- المقاربات الكيميائية الجينية القائمة على الهدف
- مناهج علم الجينات الكيميائية المستهدفة

دراسة حالة لنمذجة البروتين: مستقبلات الهرمون النووي CAR كمثال للنمذجة المقارنة وتحليل مجمعات البروتين - Ligand (جديد)
- الوصف البيوكيميائي والدوائي للمشكلة
- النمذجة المقارنة لمستقبلات الهرمون النووي البشري CAR
- تحليل النماذج التي انبثقت من محاكاة MD
- تحليل CAR المسوخ
- نمذجة مجمعات CAR-Ligand
- يدخل هيكل الأشعة السينية للسيارة في اللعب
- فحص افتراضي لمنشطات السيارات الجديدة


النتائج والمناقشات

دراسة الالتحام الجزيئي لمركب sirtuin2 باستخدام LigandFit

تم استخدام نهج الالتحام الجزيئي ، وهو أحد الأساليب ذات السمعة الطيبة في عملية اكتشاف الأدوية ، لإيجاد حل للكشف عن المخلفات الحرجة لربط الترابط في البروتين. ليجاند فيت /تم استخدام DS لاكتساب نظرة ثاقبة على معظم المطابقات الملزمة للمثبطات المحتملة في الموقع النشط لبروتين معين. تحدد دقة الإرساء ، المقاسة من خلال وضع الارتباط الحقيقي النسبي للجزيئات الصغيرة في الموقع النشط للمستقبلات ، جودة منهجية الالتحام. تم إجراء الالتحام الجزيئي باستخدام شكل SIRT2 apo كمستقبل لعمل اتجاه ربط مرئي للمثبط في موقع SIRT2 النشط. تم اختيار الاتجاه المناسب للسرتينول من خلال المقارنة مع الهيكل البلوري sir2af2 (معرف PDB: 1YC2) (60).تم وضع السرتينول الراسي جيدًا في جيب الربط المناسب وأظهر جميع التفاعلات الضرورية التي تم الإبلاغ عنها في الأدبيات (60 ، 61). تم إخضاع مركب SIRT2 المحدد النهائي لمحاكاة MD لملاحظة مدى جودة وضع sirtinol في موضعه الأصلي وكذلك مدى تغير الهيكل بسبب ارتباط المانع.

محاكاة الديناميات الجزيئية

أفضل مجمع SIRT2 – sirtinol من يجاند فيت وخضع شكل apo من SIRT2 لمحاكاة 5-ns MD باستخدام GROMACS (45-47). تم تأكيد استقرار البروتين للنظامين من خلال رسم جذر متوسط ​​الانحراف التربيعي (RMSD) ونصف قطر الدوران (رز) من البروتين. تم رسم مؤامرة RMSD ثنائية الأبعاد لذرات Cα طوال المسار من خلال الحفاظ على بنية البداية (ر = 0) كدالة للوقت. أظهرت مؤامرة RMSD لشكل apo والهيكل المعقد انحرافًا بين 0.33 و 0.35 نانومتر (الشكل 1). تشير هذه القيمة إلى أن كلا النظامين مستقران جيدًا خلال فترة المحاكاة لدينا. للعثور على مرونة كل بقايا على طول سلسلة البولي ببتيد ، وهي ذرة Cα لبقايا معينة تم حساب متوسطها على مدار وقت المحاكاة بالكامل (4) ، تم حساب جذر متوسط ​​تذبذب التربيع (RMSF). أظهرت نتائج RMSF أن α-helices و-strands مثبتة جيدًا (لا يظهر انحرافًا كبيرًا) كما هو متوقع وتمثل الذروة في المؤامرة ثنائية الأبعاد أن مناطق الحلقة مرنة (الشكل 2). تم استخدام الهياكل المتوسطة من آخر 2 ثانية للدراسة المقارنة وكذلك للتمييز بين التحول بين شكل apo و SIRT2 المعقد. في عائلة sirtuin ، تم تصنيف جيب الربط NAD + إلى ثلاثة مواقع: موقع أ: تتفاعل مجموعة الأدينين من NAD + مع المخلفات مثل N286 و E288 و G86 و G261 و C324 و K287 و E323 B-site: NAD + ribose شكلت تفاعلات مع H187 و Q167 و C-site: تم وضع جزء النيكوتيناميد من NAD + في اتجاه مناسب لعملية نزع الأسيتيل. S88 و N178 و H149 و D180 و I179 و F96 و A91 هي المخلفات الهامة الموجودة في موقع C وتشارك في الاستقطاب والتحلل المائي لرابطة NAD + glycosidic. تم الافتراض أن sirtinol احتل في موقع C لجيب ربط NAD + وقلل من مرونة بقايا F96 في Loop3 (الشكل 3). هنا بشكل أساسي ، ركزنا على موقع C لجيب ربط NAD + لأن المانع يجب أن يشغل هذا الموقع لتغيير SIRT2 النشط إلى غير نشط. ومن ثم ، تم حساب المسافة بين المخلفات المشغولة في عنق الموقع C من الهياكل الأولية والتمثيلية لحساب حجمها. أظهر Apo والهياكل المعقدة مسافة 11.97 و 20.80 Å بين H187 و F96 ، على التوالي (الشكل 4). من هذا التحليل ، نقترح أن المسافة المتزايدة في شكل معقد شوهت تجميع موقع C لجيب الربط NAD +. أظهر الهيكل المعقد الأولي مسافة 8.44 Å بين مجموعة فينيل من F96 (موجودة في Loop3) و sirtinol ولكن تمت زيادة المسافة إلى 13 Å في هيكل معقد تمثيلي (الشكل 5). ستلعب مرونة Loop3 دورًا رئيسيًا في أماكن إقامة NAD + في موقع SIRT2 النشط. يحرك sirtinol F96 خارج الموقع النشط بدعم من التشويه الجزئي لـ Helix 3 وتم إعاقة مرونة Loop3. لذلك ، نقترح أن أي جزيئات صغيرة تقلل من مرونة Loop3 قد تكون مثبطًا جيدًا وقد ثبت أيضًا أن sirtinol يحتل مكانًا وتوجيهًا مثاليين في SIRT2 أثناء عملية المحاكاة. تم تجميع المسار من خلال تطبيق طريقة الربط المفرد من GROMACS. تنشئ هذه الطريقة مبدئيًا مصفوفة XPM استنادًا إلى RMSD ، والتي تقارن كل لقطة مع الآخرين. بعد ذلك ، يضيف الهياكل إلى الكتلة عندما تكون المسافة بين عناصر الكتلة أقل من قيمة القطع البالغة 0.107 نانومتر. من إجمالي عشر مجموعات (الشكل 6 أ) ، تم اختيار ثلاثة هياكل تمثيلية (الشكل 6 ب) لتوليد الفرضية القائمة على الهيكل (من المجموعات الثلاث المأهولة بالسكان الأعلى).

لمحات جذر متوسط ​​الانحراف التربيعي (RMSD) لذرات Cα من أجل بروتين apo-form المرتبط بـ sirtinol. يتم استخدام التركيبات المستقلة في كل ملف تعريف RMSD فيما يتعلق بالهيكل الأولي.


شاهد الفيديو: الفرق بين الرابطة الأيونية والتساهمية والقطبية والهيدروجينية و التناسقية أنواع الروابط الكيمائية (قد 2022).