ПОИСК ПЕРСПЕКТИВНЫХ АНТИКОНВУЛЬСАНТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДОКИНГОВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Л.А. Перехода

ПОИСК ПЕРСПЕКТИВНЫХ АНТИКОНВУЛЬСАНТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
ДОКИНГОВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Л.А. Перехода
Национальный фармацевтический университет, г. Харьков, Украина
Цель. Приоритетным направлением развития конструирования лекарств в настоящее
время является интеграция методов не только органической химии и фармакологии, а
также и молекулярной биологии и математического моделирования. Использование
компьютерных технологий, с помощью которых становится возможным учитывать
вклад отдельных структурных фрагментов в биологическую активность и
предусматривать взаимодействие потенциальных лекарств с молекулами биомишеней,
дает возможность синтезировать десятки веществ вместо тысяч и уменьшает
количество экспериментов на лабораторных животных за счет чего значительно
увеличивается экономическая эффективность создания новых лекарственных средств.
Модели исследования противосудорожной активности (в частности, коразоловая,
тиосемикарбазидная, стрихниновая и др.), являются наиболее жесткими
экспериментальными моделями фармакологического скрининга, которые в основном
приводят к гибели животных и вызывают их страдания. Учитывая это использование
виртуального скрининга в создании новых противосудорожных средств с
использованием компьютерных технологий имеет экономическую и социальную
целесообразность и является весьма актуальным для фармацевтической науки и
здравоохранения в целом. Одним из самых перспективных методов виртуального
скрининга является молекулярный докинг, который дает возможность оценить
аффинитет вещества к определенной биологической мишени, то есть выявить
ингибитор того или иного фермента или белка, что есть ключевым звеном в патогенезе
любого заболевания.
Материалы и методы. Нами осуществлено конструирование 50 групп (500
гипотетических структур) перспективных антиконвульсантов. Как базовые
фармакофоры для формирования виртуальных структур нами выбраны пятичленные
ди(три) азагетероциклы, среди которых, по данным литературы, уже найдены
перспективные антиконвудьсанты[1-3]. Для всех соединений виртуальной базы был
проведен компьютерный прогноз
фармакологической активности с помощью
программы PASS, который показал перспективность поиска антиконвульсантов среди
производных азагетероциклов (Pa>0,5).
Материалы и методы. С целью определения потенциальной противосудорожной
активности производных 1,2,3(1,2,4)-триазола, 1,3,4-окса(тиа)диазола нами изучались
те механизмы действия, которые связаны с взаимодействием лиганд- NMDA-, ГАМКАили глутаматный рецепторы и лиганд- ГАМК-АT-фермент. Докинговые исследования
для всех структур сформированной нами виртуальной базы и известных
антиконвульсантов были проведены с использованием функции Fast Dock
программного пакета SCIGRESS (Fujitsu, Fukuoka, Japan). Были оценены аффинитет и
энергия связывания исследуемых структур с молекулами биомишеней: протеина
ГАМКА рецептора (PDB код 1GNU), протеина глутаматного рецептора Glu-1 (PDB код
1EWK), протеина GluN1 NMDA рецептора (PDB код 3Q41) и протеина фермента
ГАМК-АT (PDB код 1OHW).
Результаты и их обсуждение. В результате докинга получен ряд значений оценочных
скоринговых функций Consensus, которые дали возможность оценить афинитет
гипотетических соединений и противосудорожных биомишеней и выявить
перспективные группы соединений, которые могут селективно ингибировать NMDA,
ГАМК - или глутаматный рецепторы и фермент ГАМК аминотрансферазу по
сравнению с известными противосудорожными препаратами. Процесс классификации
лигандов на основе прогнозирования свободной энергии связывания для исследуемой
выборки веществ показал, что для 11 из 50 групп гипотетических соединений
прогнозируется наличие противосудорожной активности. Следует отметить, что
данные докинга на 80% совпали с результатами PASS - прогноза. По результатам
молекулярного докинга отобрано наиболее перспективное вещество «соединениелидер» 4-метокси-3-хлоранилид 1-(3'-фторфенил)-5-метил-1,2,3-триазол(1Н)-4-карбоновой кислоты, которое имеет значение скоринговой функции Consensus (-55.10)
сравнимое с Вигабатрином (-50.03) и может селективно ингибировать протеин
фермента ГАМК-АТ (предполагается ГАМК-эргический механизм действия) [4]. Для
этого соединения нами проведена также процедура гибкого докинга с использованием
алгоритма конформационного поиска. Это дало возможность поиска наиболее
подходящих положений и ориентаций лиганда в лиганд связывающем центре фермента
ГАМК-АТ и выявление факторов, изменение которых может привести к улучшению
лиганд-рецепторного
взаимодействия.
Результатом
моделирования
является
конформация лиганда, которая наилучшим образом взаимодействует с белковым
сайтом связывания (визуализация данных с помощью программы VIDA(OpenEye))[5,6].
(рис.1).
Рис.1 «Соединение-лидер» в области связывания рецептора фермента ГАМК-АТ
(кристаллографическая модель 1OHW получена рентгено-структурным анализом,
расширение 2.30 Å)
Выводы. С помощью компьютерного прогноза PASS и молекулярного докинга
определены оптимальные направления структурной модификации и отобраны 11
перспективных групп веществ противосудорожного действия. По результатам докинга
перспективной является субстанция 3-хлор-4-метоксианилид 1 - (3'-фторфенил)-5метил-1,2,3-триазол (1Н)-4-карбоновой кислоты, для которой прогнозируется ГАМКэргический механизм противосудорожного действия.
Список литературы.
1. Kadaba P. K. // Cut. Med. Chem. – 2003. – Vol. 10, № 20. – P. 2081–2108.
2. Zarghi, A., Faizi, M., Shafaghi, B.at all. Bioorganic. Med. Chem .Lett.(USA). 2005, 15P.3126-312.
3. Hatice N. Dogan, Arzu Duran, Sevim Rollas et al. // Bioorg. Med. Chem. – 2002. – Vol.
10, № 9. – P. 2893–2898
4. Storici, P., De Biase, D., Bossa, F., Bruno, S., Mozzarelli, A., Peneff, C., Silverman,
R., Schirmer, T.//J.Biol.Chem.– 2004. – Vol. 279. – P. 36.
5. Michael D. Clift and Richard B. Silverma // Bioorg Med Chem Lett.– 2008. – Vol. 18(10).
– P. 3122–3125.
6. Y. Xu, D. Xu and J. Liang, Springer// Bioorg Med Chem Lett.– 2006. – Vol. 1. – P. 71–
124.