Дослідження молекулярної динаміки протеїнів та її врахування при проведенні докінгу
Як правило, для рецептор-орієнтованого віртуального скринінгу використовується докінг у просторову модель, що побудована на основі кристалічної структури білка. Але в такій моделі активний сайт протеїну є структурно адаптованим лише до природного ліганду або його аналогів. Як наслідок, при проведенні докінгу лігандів, які значно відрізняються від природного субстрату, відбувається неправильна оцінка енергії взаємодії, що істотно впливає на коректність селекції сполук.
Результати докінгу можна значно покращити, якщо використовувати кілька “жорстких” конформацій рецептора, отриманих з допомогою молекулярно-динамічних розрахунків або рентгеноструктурного аналізу.
Нами показано, що використання для докінгу лише двох різних структурних конформацій рецептора має суттєві переваги над традиційним „одноконформаційним” підходом.
За допомогою програми DOCK 4.0 було проведено докінг 2000 похідних 4-амінохінолінів та 4-амінохіназолінів. Докінг проводився за двома схемами. Як рецептор у першому випадку було використано просторову модель кристалічної структури CK2 з Brookhaven Protein Data Bank (PDB, комплекс з ATP). У другому випадку як модельний рецептор використовувались 2 різні конформації СК2, отримані за допомогою молекулярної динаміки, що частково імітувало природні флуктуації протеїну.
Докінг у кристалічну структуру СК2 дав змогу знайти 3 ліганди з високою активністю in vitro (IC50 10-6). Результати ж докінгу з використанням молекулярної динаміки - 6 активних лігандів (IC50 10-6).Співвідношення результатів, отриманих за допомогою двох підходів, наведено на рис. 1.
Рис. 1. Порівняння результатів, отриманих за допомогою підходу МД-докінг і стандартного докінгу в кристал СК2. Використані структури СК2 схематично подані у вигляді прямокутників.
Проведене дослідження показало, що певні конформації рецептора більш сприятливі для зв'язування конкретних лігандів. Зокрема, активні ліганди, знайдені з використанням кількох структур рецептора, не були ідентифіковані за допомогою стандартної процедури докінгу в кристалічну структуру.
Проте головними проблемами такого підходу є:
• Створення певного набору конформацій рецептора, який би найбільш повно характеризував рухливість даного протеїну.
• Вибір тільки однієї найбільш оптимальної конформації рецептора для докінгу кожного ліганда, що дало б змогу значно скоротити розрахункові витрати.
Для автоматичного вибору найбільш оптимальної структури рецептора з молекулярно-динамічної траекторії чи PDВ нами було розроблено програму SELECTOR, яка дає змогу проводити селекцію з урахуванням структурних особливостей кожного ліганда хімічної бібліотеки, що використовується для докінгу. На сьогодні проводиться налагодження та параметризація програми.
© ВІДДІЛ КОМБІНАТОРНОЇ ХІМІЇ
