هنا، نقدم بروتوكولا لتصميم تفاعل ارتباط البروتين والليغاند الموجه بالبنية بين سانغليفرين A وسيكلوفيلين A/جانوديريول-F، وهو أمر ضروري لاكتشاف أدوية جديدة. تم تقييم استقرار مركب مستقبلات الليغاند باستخدام محاكاة الديناميكا الجزيئية.
مقالة منهجية
هنا، نقدم بروتوكولا لتصميم تفاعل ارتباط البروتين والليغاند الموجه بالبنية بين سانغليفرين A وسيكلوفيلين A/جانوديريول-F، وهو أمر ضروري لاكتشاف أدوية جديدة. تم تقييم استقرار مركب مستقبلات الليغاند باستخدام محاكاة الديناميكا الجزيئية.
يلعب محور السيكلين Ds-CDKs (السيكلوفيلين A (Cyp / Ganoderiol F)) دورا حيويا في السرطان من خلال عمليات متعددة، مثل التحكم في التكاثر وتثبيط الخلايا السرطانية. يمكن أن تعمل مشتقات غانوديريول F كأهداف مسرحية لأنواع متعددة من السرطان. أظهرت هذه الدراسة أن التصميم الموجه بالبنية وتطوير مثبطات Cyp A الجديدة ومشتقات غانوديريول F يمكن استخدامه لاختيار المواقع المحسوبة لزيادة الفعالية في المثبطات الكيميائية وتفاعلها مع المستقبلات المختارة. لهذا النهج، تم استخدام العديد من التطبيقات البرمجية لتحقيق تفاعلات جزيئية مثالية. بشكل عام، تم بناء 117 جزيء جديد لرابطة مثبط السيكلوفيلين باستخدام برنامج Chemsketch. تم إعداد ملفات PDB المحولة من روابط مثبط Cyp A الجديدة لإدخالها إلى مستقبل إنزيم سانغليفرين A. تم إجراء تفاعلات الالتحام بين الليغاند والبروتين باستخدام برنامج AutoDock 4.2.6 لكشف أفضل التفاعلات الهندسية. تم إجراء تأكيدات الالتحام باستخدام برنامج PyMOL 2.5. وأخيرا، تم اكتشاف الروابط الهيدروجينية باستخدام برامج كيميرا ومايسترو. تم تخضع المركب المختار المتصل بمستقبلات الليجاند لمحاكاة ديناميكا جزيئية. أظهرت عملية محاكاة MD استقرار المركب وأشارت إلى أن الليغاند المختار يمكن استخدامه كمثبط دوائي لخلايا السرطان. في النتائج، تم تحديد الأحماض الأمينية النشطة في موقع الارتباط على أنها أرجينين 55 الذي يتحرك ب 1.53 أنطو، الأسبارجين (Asn)، الجليسين (Gly)، ثريونين (Thr)، الليسين (Lys)، الإيزوليوسين (Iso)، الهيستيدين (Hid)، الفينيل ألانين (Phe)، والسيستين (Cys) مع أعلى عدد من روابط الهيدروجين 45 هيدروكسي مانجيفيرونيك. هذا المرتبط بمستقبل 1nmk في إحداثيات صندوق الشبكة X 38.86، Y 10.987، وZ بقيمة 40.734. تقييم مركب المستقبلات-الرابطة 1nmk في محاكاة الديناميكا الجزيئية (MD) في نسخة CHARMM 36 حقل القوة له الدرجات المثلى.
السيكلوفيلين A هو مثبط قوي لسيسيبوفيلين أ البشري. السيكلوفيلين مثبط قوي لا يضر بجهاز المناعة، ويمتلك خصائص دوائية أفضل، ويقلل من تثبيط الناقل. تم ربط سوء التوقعات بالإفراط في التعبير عن السيكلوفيلينات، وهي عائلة من البروتينات ذات نشاط إيزوميراز الببتيديل-بروليل1. تم الإبلاغ عن أن السيكلوفيلينات مفرطة التعبير عنها في العديد من أنواع السرطان، بما في ذلك سرطان الخلايا الكبدية. في سرطان الخلايا الكبدية (HCC)، تعد السيكلوفيلينات ضرورية لكل من مقاومة أدوية السرطانوتكاثرها. يكتسب التثبيط معلومات أساسية لتحديد مثبطات المناعة الجديدة بناء على مشتقات الكوينوكسالين من خلال استخدام الالتحام الجزيئي على المستوى الذري ومحاكاة MD لتحديد موقع الارتباط الدقيق ل DC838 ب Cyp A3.
بالإضافة إلى ذلك، أظهرت الأبحاث في الجسم الحي أن السيكلوفيلين DC838 يمنع تكاثر خلايا الطحال في الفأر الناتج عن كونكانافالين. أفادت عدة دراسات عن سلسلة من مثبطات السيكلوفيلين الماكروسيكية تم تصنيعها بناء على سانغيليفرين A (SFA)، وهو مادة طبيعية4. كشف تحسين المركبات الأولي أن مجموعة الهيدروكسيل لبقايا التيروزين m5، والمراكز الستيريو عند C14 وC15، وثلاثي الببتيد حمض التيروزين 5 بيبرازيك في نواة سانغليفرين كانت عوامل أساسية تؤثر على قوة المركب5. يمكن استبدال وحدة الديين C185C21 في SFA بمجموعة ستايريل لإنشاء مركبات قوية تظهر وضع ربط جديد، حيث يتفاعل جزء الستايرين مع الأرجينين (Arg)556 من Cyp A عبر تفاعل تكديس. مثبطات السيكلوبلين غير المثبطة للمناعة فعالة في علاج فيروس التهاب الكبد C. السيكلوسبورينA 1، والأليسبوريفير، ومعظم السيكلوسبورينات الأخرى مثبطات قوية ل MRP2 وMDR1 و OATP1B1 وغيرها من ناقلات الأدوية الحيوية7،8.
من ناحية أخرى، فإن غانوديريول F المنقى من غانوديرما ليوكوسيتركتوم يبطئ تقدم دورة الخلية عن طريق تثبيط CDK4/CDK6 9 سيكلينات، وتعتبر الكينازات المعتمدة على السيكلين (CDKs) محورية في التحكم في دورة الخلية الثديية. سيكلين D-CDK4/CDK6 وسيكلين E-CDK2 هما اللاعبان الحاسمان في التحكم في تقدم دورة الخلية لدى غانوديريول. لذلك، يمكن استخدام غانوديريول F كمثبط محتمل ل CDK4/CDK6 في علاج سرطان الثدي10,11. يثبط FA مرحلة G1 من دورة الخلية، مما يمنع نمو البلاعم المعتمد على M-CSF دون التأثير على بقاء الخلية12. يثبط مثبط المناعة التكاثر عن طريق تعطيل نشاط CDK2. في سياق السرطان، فإن دور السيكلين D-CDK4/6، إلى جانب السيكلينات وCDKs الأخرى، معروف جيدا. يتميز السرطان بعدم انتظام مسار السيكلين-CDK. على وجه التحديد، عندما تكون الخلية جاهزة لبدء تخليق الحمض النووي، يتوسط CDK4 مرورها عبر مرحلة G1 بالتزامن مع السيكلينات من النوع D. يرتبط هذا المسار بشكل حاسم بتطور السرطان وتقدمه9.
يتميز الموقع النشط ل Cyp A بالأرجينين التحفيزي الثابت (Arg55) ومزيج محفوظ بشدة من بقايا كارة للماء، والعطرية، والقطبية مثل Arg55، الجلوتامين (Gln)، الجلايسين (Gly)، والثريونين (Thr)1,13,14. الموقع النشط لعائلة السيكلوفيلين يتكون أيضا من الألانين (Ala) وAsparagine (Asn)1. وفي الوقت نفسه، يتكون الموقع النشط ل SFA من الأحماض الأمينية Arg5515، Gln، Gly، Thr، Ala، وAsn، والتي تشكل جيبا كارها للماء يحيط بجزء حمض البيبرازين من SFA. على عكس Cyp A غير المرتبط، فإن الرابط بين الماكروسكل ودراجة الدوران في SFA يجبر Trp121 على إعادة محاذاة سلاسل الجوانب16.
يتم اختيار 1nmk كرمز PDB محدد لسانغيفيرين A، كما ذكر في الدراساتالسابقة 17. تم اكتشاف SFA، وهو مادة طبيعية مثبطة للمناعة، لأول مرة في Streptomyces sp. A92-3081 5,18. يظهر SFA تقاربا عاليا مع Cyp A وله بنية مميزة مقارنة ب CsA، حيث يستخدم طريقة فريدة لقمع الجهاز المناعي. يتكون الهيكل الجزيئي المعقد ل SFA من دورة كبيرة مكونة من 22 عضوا مع حبل مكون من تسعة كربون في الموقع 23، وتنتهي بجزء سبيرو-بايكلي بديل كبير. أظهرت الدراسات المخبرية على الخلايا الليفية في الرئة البشرية وعينات من مرضى التليف الرئوي مجهول السبب أن SFA يزيد من إنتاج السيكلوفيلين B ويثبط إفراز الكولاجين من النوعالأول 19,20. بشكل عام، تم استخدام 20 نوعا مختلفا من السانغيلفرين لعزل SFA (C16). تقاربه للسيكلوفيلينات أعلى بحوالي 60 مرة من أعضاء مجموعة SFA الآخرين في تجربة ارتباط تنافسية خالية من الخلايا15. على سبيل المثال، يقلل SFA بشكل كبير من كمية IL-12p70 النشط بيولوجيا، وهو المصدر الأساسي لIL-12 الذي تطلقه الخلايا التغصنية، مما يثبط نشاط الخلايا الشجرية. تشير هذه الدراسة إلى أن SFA هو دواء جديد قوي لثبط المناعة1.
في هذا البروتوكول، تم توليد هياكل رابطية جديدة لغانوديريول F/Cyp A باستخدام طرق in silico باستخدام برنامج Chemsketch ثم تحويلها إلى ملفات PDB باستخدام برامج متوافقة. يعد تصور ارتباط البروتين بالليغاند قضية مهمة في عملية اكتشاف وتصميم الدواء21,22. تم ربط تفاعلات الليغاند مع المستقبلات باستخدام برنامج AutoDock 4.2.6. عادة ما تولد أنظمة الالتحام الحاسوبية عدة تكوينات معقدة محتملة للبروتين-الرابط. يمكن اختيار واحد أو عدد قليل من المرشحين الذين لديهم أقل ارتباط بالطاقة بمستقبل 1nmk للمرحلة التالية من تصميم الدواء لضمان فعالية تجارب تصميم أدوية السيليكو. تم استخدام برنامج كيميرا لتحديد الرابط الأمثل للارتباط بالهيدروجين. وأخيرا، أجريت محاكاة للديناميكا الجزيئية (MD) على مركب مستقبلات الليغاند لقياس استقراره. تم وصف هذه الطريقة في البروتوكول أدناه.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1. في توليد السيليكو للليغاندات وتحضيرات الليغاند في برامج ChemSketch
ملاحظة: سيستخدم هذا البرنامج لرسم بنية الرابط/الجزيء، أي التحرير الجزيئي.
2. تحويل تنسيق الملفات (برنامج Open Babel)
ملاحظة: يقوم البرنامج بتحويل صيغ الملفات. هنا، سيتم تحويل ملف .mol إلى صيغة .pdb، كما هو موضح في الملف الإضافي 1 (لقطة الشاشة 2).
3. إعداد معلمات الإرساء باستخدام برنامج AutoDock 4.2.6.
4. سيغوين-I (عملية الالتحام)
ملاحظة: لإنشاء ملفات GLG و DLG ، قم بتشغيل الخوارزمية. تعمل الخوارزمية (AutoGrid) في هذا الجهاز الطرفي Cygwin. في Cygwin، انتقل إلى المجلد. على سبيل المثال، إذا كان المجلد 1 موجودا على قرص C، يجب أن يحتوي على مجلد واحد يسمى "مشروع"، يليه مجلد آخر يسمى "جزيئات"، ثم جميع المجلدات بداخله. اتبع هذه الخطوات.
5. سيغوين-2
6. برنامج كيميرا من جامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو لتصوير روابط الهيدروجين وتحليل النتائج
7. إعداد مخطط تفاعل الليغاند لتأكيد الالتحام وعرض رابطة H
8. محاكاة MD
ملاحظة: لفتح GROMACS في لينكس اتبع هذه الخطوات
9. إنشاء طوبولوجيا الليغاند باستخدام وحدات GROMACS pdb2gmx (الملف التكميلي 1، لقطة شاشة 37)
10. إنشاء طوبولوجيا البروتينات في وحدات GROMACS pdb2gmx (الملف التكميلي 1، لقطة شاشة 38).
11. تحرير قيود الموقع وتشغيل محاكاة ديناميكا جزيئية الإنتاج لجمع البيانات
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
كما ذكر في المقدمة، تظهر الدراسات في الجسم الحي والمختبر أهمية مثبطات السيكلوفيلين في تبسيط بنية سانغليفهرين، وبالتالي تقليل تكاثر الطحال في الفئران عن طريق التداخل مع دورة خلايا الفئران5. بالإضافة إلى ذلك، يلعب السيكلوفيلين A، إلى جانب مشتقات غانوديريول F، أدوارا حيوية في طي البروتينات، والاستجابات المناعية، وإشارات الخلايا من خلال نشاطه في PPIASE. يشير ارتفاع نشاطه في أنواع مختلفة من السرطان إلى إمكاناته كهدف علاجيللعلاج...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تم استخراج مادة طبيعية جديدة مثبطة للمناعة تسمى SFA أو مستقبل جزيئي 1nmk من ستربتوميسيس. تم استخدام تحليل الالتحام الجزيئي لتحديد طاقات الارتباط للروابط المبنية مع البروتين المستهدف. أظهرت النتائج أن SFA يختلف هيكليا من بين جميع الليغاندات المصممة، ويظهر تقاربا كبيرا مع Cyp A16. يتحكم Cyp A، الذي يمتلك نشاط إيزوميرازي بيبتيديل-بروليل سيس-ترانس، في مجموعة متنوعة من العمليات الخلوية من خلال الارتباط بمستقبله الخارجي CD14716. حسبت هذه...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
لا يوجد تضارب مصالح لدى المؤلفين.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| Autodock | Autodock | v4.2.6 | http://autodock.scripps.edu/downloads/autodock-registration/autodock-4-2-download-page/ |
| CGenFF | CGenFF | v2024 | https://cgenff.umaryland.edu |
| Chemsketch | Chemsketch | v2024 | http://www.acdlabs.com/resources/freeware/ |
| Cygwin terminal | Cygwin terminal | v3.6.3 | http://www.cygwin.com/ |
| Gromacs tutorial | Gromacs tutorial | v25.04 (Plucky Puffin) | http://www.mdtutorials.com/gmx/complex/index.html |
| MGL tools | MGL tools | v1.5.7 | mgl tools 1.5.6 rc3 |
| Open babel | Open babel | v3.1.1 | http://openbabel.org/wiki/main_page |
| PyMOL | PyMOL | v3.1.6.1 | PyMOL | pymol.org |
| Ubuntu | Ubuntu | v25.04l | https://ubuntu.com/download/desktop |
| UCSF chimera | UCSF chimera | v1.19 | chimera-1.17.3-win64.exe |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن