Diseño y desarrollo guiados por la estructura de nuevos inhibidores de la ciclofilina A y derivados de ganoderiol-F: un enfoque in-silico
June 23rd, 2026
Aquí presentamos un protocolo para el diseño guiado por la estructura de la interacción de unión proteína-ligando entre la sangliferina A y la ciclofilina A/Ganoderiol-F, esencial para descubrir nuevos fármacos. La estabilidad del complejo ligando-receptor se evaluó mediante simulación de dinámica molecular.
Esta investigación se centra en diseñar nuevos inhibidores de la ciclofilina A y antiproliferativos gan-it-role para dirigirse al eje DCDK de la ciclofilina e inhibir la proliferación del cáncer celular. Los principales retos incluyen lograr una interacción geométrica óptima ligando-receptor y mantener un complejo ligando-proteína estable bajo condiciones experimentales y fisiológicas dinámicas. Para empezar, abre el archivo 1NMK.
Localiza el aminoácido arginina en la posición número 55 y registra las coordenadas X, Y y Z en la interfaz del AutoDock. Abre el menú "Archivo", selecciona Leer moléculas. Elige el archivo 1NMK" y haz clic en Abrir.
Añade átomos de hidrógeno seleccionando Editar, eligiendo Hidrógeno y haciendo clic en Añadir. Luego elige Solo Polar" y confirma con OK. Luego vuelve a ir al menú Editar, elige Átomos y selecciona Asignar Tipo de Átomo AD4. A continuación, elige "Cargos" y selecciona Cargos Kollman.
Guarda el receptor preparado como 1NMK. pdbqt"seleccionando Archivo, eligiendo Guardar, configurando el tipo de archivo y confirmando la ubicación de guardado. A continuación, abre el menú de Ligando, selecciona Entrada.
Haz clic en Abrir, elige el archivo PDB y vuelve a hacer clic en "Abrir". Cuando aparezca la ventana de información, revisa los detalles del ligando. Para detectar la raíz del ligando, selecciona Ligando, luego elige "Árbol de torsión" y haz clic en Detectar raíz.
Guarda el ligando seleccionando Ligando, seleccionando Salida y haciendo clic en Guardar como PDBQT. Prepara la rejilla receptora seleccionando Rejilla, eligiendo Macromolécula, seleccionando 1NMK y haciendo clic en Molécula. Confirma la advertencia y guarda como 1NMK.pdbqt.
Para establecer los tipos de mapa, selecciona Cuadrícula, seguida de Establecer tipos de mapa, Ligando. Elige Ligando" y finalmente selecciona "Ligando" de nuevo. Luego define el centro de la cuadrícula seleccionando Cuadrícula, eligiendo Cuadro de la cuadrícula y haciendo clic en Centro.
Luego selecciona un átomo e introduce las coordenadas de la caja de la cuadrícula. Guarda el parámetro de la cuadrícula como un archivo GPF. Configura el acoplamiento seleccionando Acoplamiento, seguido de "Macromolécula" y establece el nombre del archivo rígido.
Navega a la carpeta requerida y haz clic en 1NMK.pdbqt. para abrirla, selecciona Acoplamiento, selecciona Salida, haz clic en Lamarckian GA y guarda el archivo de parámetros de acoplamiento como 1NMK.dpf. En el terminal Cygwin", escribe cd C:y pulsa enter; Luego escribe CD project" y pulsa enter de nuevo.
Después, escribe moléculas cd y pulsa enter. Luego escribe CD 3" y pulsa enter. Escribe el comando AutoGrid" para generar mapas de cuadrícula y pulsa enter para ejecutar AutoGrid.
Tras la ejecución, escribe cola f 1NMK. glg"y pulsa enter para ver el progreso del registro, escribe el comando para simulación de acoplamiento molecular. Para generar el archivo de registro de acoplamiento, pulsa enter para iniciar el AutoDock.
Luego, escribe cola f 1NMK. DLG" y pulsa enter para monitorizar el proceso de acoplamiento. Después de crear todos los archivos DLG, ve a la carpeta 1 y abre el archivo DLG en WordPad, pulsa Ctrl+F.
Escribe la palabra clave de búsqueda y pulsa enter tres veces para llegar a la tabla RMSD. Copia la energía de enlace y la información correspondiente de la secuencia de cada molécula de la tabla RMSD, compila las 20 moléculas principales en una hoja de cálculo con columnas creadas para número de serie, energía mínima de enlace y corre. En el terminal de Cygwin, navega a la carpeta de moléculas específicas dentro del directorio del proyecto.
Escribe el comando para extraer coordenadas de ligandos acoplados de DLG y recortar los datos. Pulsa enter una vez más para finalizar, confirmando la creación del archivo PDBQT". Verifica que el archivo PDB de 1NMK ejecutado esté creado en la misma carpeta.
A continuación, abre el software PyMOL 2.5"" y el AutoDock desde el escritorio, y abre el archivo receptor para seleccionar la estructura receptora para la visualización. Abre el archivo de configuración correspondiente del ligando para la molécula elegida y muestra el ligando cargado en el espacio de trabajo 3D. Selecciona "Ocultar todo" en el menú, importa el archivo a Maestro para visualizar la estructura y luego haz clic en "Interacción con ligandos" para obtener el diagrama de interacción de ligandos.
Abre el software UCSF Chimera desde el escritorio. Seleccionar archivo, seguido de Abrir. Navega para impulsar C, proyecto y moléculas.
Selecciona el archivo 1NMK. pdb" y haz clic en Abrir. Desde el menú, selecciona "Residue" y selecciona "UNL Zoom" para enfocar la región de residuos UNL.
Selecciona zona. Luego pulsa "OK" para confirmar. A continuación, selecciona Acción.
Elige Etiqueta, luego selecciona "Residuo" y elige "Nombre más Especificador" para etiquetar los residuos. Abre herramientas, selecciona Análisis de Estructura y luego haz clic en Buscar. En la ventana predeterminada de "FindHBond" de "configuración", marca las casillas para enlaces H de color que no cumplen criterios precisos y solo encuentra enlaces H con seleccionados.
Elimina la selección de zonas para comenzar una nueva encuesta. Luego selecciona los parámetros de la zona y haz zoom en la pantalla molecular, observando las líneas azul y naranja que representan los enlaces de hidrógeno. Finalmente, examina la estructura visualizada y cuenta el número total de enlaces de hidrógeno visibles.
La confirmación de acoplamiento del complejo ligando-receptor se visualizó usando PyMOL 2.5, mostrando 109 hidroxi-seis hidroxietil unidos dentro del bolsillo activo del receptor 1NMK. El ligando ácido 4-hidroximandélico formó enlaces de hidrógeno con el receptor 1NMK, especialmente con la arginina 55 a una distancia de 1,53 angstroms. El análisis estructural bidimensional ilustró los aminoácidos con los que los ligandos interactuaban mediante enlaces de hidrógeno.
Las simulaciones de dinámica molecular confirman la estabilidad del complejo ligando-receptor mediante el análisis del radio de giro durante 1000 picosegundos. El gráfico RMSD mostró una estabilización consistente del complejo tras un nanosegundo de simulación, lo que indica una unión estable proteína-ligando. La densidad media del sistema era de aproximadamente 10¹⁹ kilogramos por metro cúbico, lo que confirma el equilibrio bajo condiciones NVT, y la presión del sistema permanece estable durante la equilibración NPT durante 100 picosegundos.
La temperatura se estabilizó alrededor de 300 kelvin durante la fase NVT, confirmando un equilibrio térmico exitoso. La caja de trayectoria del complejo ligando-proteína se visualizó tras la simulación, mostrando la distribución de moléculas de agua alrededor del complejo acoplado. Pocos estudios investigan el antiproliferativo gan-it-role como objetivo terapéutico oncogénico.
Este protocolo aborda esa brecha diseñando y validando el inhibidor mediante acoplamiento molecular y análisis dinámico. Nuestro protocolo interroga múltiples herramientas computacionales en un flujo de trabajo unificado, asegurando un análisis completo de ligando-proteína o receptor. Nuestra futura investigación se centrará en validar estos inhibidores in vitro e in vivo, explorando la aplicación en el borde de los inhibidores de la ciclofilina A en múltiples tipos de células cancerosas.
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Overview
This study focuses on the design and validation of novel Cyclophilin A inhibitors targeting the Cyclophilin D-CDK axis to suppress cancer cell proliferation. Using a structure-guided approach, researchers developed 117 ligand molecules and evaluated their interactions with the Sanglifehrin A enzyme receptor (1NMK) through molecular docking and dynamics simulations. The workflow integrated multiple computational tools to optimize ligand-receptor binding, assess stability, and identify key interacting residues for potential anticancer drug development.
Key Study Components
Area of Science
- Cancer pharmacology
- Computational drug design
- Molecular docking and simulation
Background
- Cyclophilin A (Cyp A) is implicated in cancer progression through regulation of proliferation and cell survival.
- The Cyclophilin D-CDK axis represents a promising therapeutic target in oncology.
- Ganoderiol F derivatives have shown potential as oncogenic targets across multiple cancer types.
- Accurate prediction of ligand-receptor interactions requires robust computational modeling.
Purpose of Study
- To design novel Cyclophilin A inhibitors using structure-guided methods.
- To evaluate ligand-receptor binding affinity and geometric compatibility via docking.
- To confirm complex stability through molecular dynamics simulations.
- To identify key amino acid residues involved in hydrogen bonding with lead ligands.
Methods Used
- Chemsketch for constructing 117 novel cyclophilin inhibitor ligand molecules.
- AutoDock 4.2.6 for ligand-protein docking to determine optimal binding geometries.
- PyMOL 2.5 for visualizing docking poses and ligand-receptor interactions.
- Chimera and Maestro for detecting and analyzing hydrogen bonds.
- Gromacs with CHARMM 36 force field for molecular dynamics simulation of the ligand-receptor complex.
Main Results
- Arginine 55 in the 1NMK receptor formed a hydrogen bond with the ligand at a distance of 1.53 Å.
- Key interacting residues included Asn, Gly, Thr, Lys, Ile, His, Phe, and Cys.
- The ligand formed 45 hydrogen bonds with the receptor, indicating strong binding potential.
- The docking box was centered at X=38.86, Y=10.987, Z=40.734 in the 1NMK receptor.
- MD simulation in Gromacs showed stabilization of the complex after 1 ns, with consistent RMSD and radius of gyration.
- The system maintained equilibrium under NVT/NPT conditions, with average density ~1019 kg/m³ and stable pressure and temperature (~300 K).
Conclusions
- The designed ligand-receptor complex demonstrates sufficient stability for further development as a cancer therapeutic.
- Arginine 55 plays a critical role in ligand binding within the active site of Cyclophilin A.
- The integrated computational workflow successfully identifies promising Cyp A inhibitors.
- Future work will focus on in vitro and in vivo validation across multiple cancer cell types.
