עיצוב ופיתוח מונחה מבנה של מעכבי ציקלופילין A ונגזרות חדשניות של גנודריול-F: גישה אינ-סיליקו

מחקר זה מתמקד בתכנון מעכבי ציקלופילין A חדשים ואנטי-רברברטיב ל-gan-it-role כדי למקד את ציר DCDK של הציקלופילין ולעכב התרבות סרטן התאים. האתגר המרכזי הוא השגת אינטראקציה גיאומטרית אופטימלית בין ליגנד לקולטן ושמירה על קומפלקסים יציבים של ליגנדים-חלבונים בתנאים ניסיוניים ופיזיולוגיים דינמיים. כדי להתחיל, פתח את קובץ 1NMK".

לאתר את חומצת האמינו ארגינין במיקום מספר 55, ולרשום את קואורדינטות X, Y ו-Z בממשק AutoDock. פתח את תפריט הקובץ", בחר קריאת מולקולות (Read Molecules). בחר את הקובץ 1NMK" ולחץ על פתיחה.

הוסף אטומי מימן על ידי בחירת עריכה, בחירת מימן ולחיצה על הוסף. ואז בחר רק ב-Polar ומאשר עם אישור. ואז לכו שוב לתפריט Edit", בחרו Atoms, ובחרו Assign AD4 Atom Type. לאחר מכן, בחרו ב-Charges" ובחרו ב-Kollman Charges.

שמור את הקולטן המוכן כ-1NMK. pdbqt" על ידי בחירת קובץ, בחירת שמירה, הגדרת סוג הקובץ ואישור מיקום השמירה. לאחר מכן, פתח את תפריט הליגנד, בחר בקלט.

לחץ על פתיחה, בחר את קובץ ה-PDB, ולחץ שוב על "פתח". כאשר מופיע חלון המידע, עיין בפרטי הליגנד. כדי לזהות את שורש הליגנד, בחר Ligand, ואז בחר Torsion Tree" ולחץ על Detect Root.

שמור את הליגנד על ידי בחירת Ligand, בחירת Output, ולחיצה על Save כ-PDBQT. הכינו את רשת הקולטנים על ידי בחירת Grid, בחירת Macromolecule, בחירת 1NMK ולחיצה על Molecule. אשר את האזהרה ושמור כ-1NMK.pdbqt.

להגדרת סוגי המפה, בחר ב-Grid, ואחריו Set Type Map, Ligand. בחר בליגנד" ולבסוף בחר שוב בליגנד. לאחר מכן הגדר את מרכז תיבת הרשת על ידי בחירת Grid, בחירת Grid Box ולחיצה על Center.

לאחר מכן בחר אטום והזן את קואורדינטות תיבת הרשת. שמור את פרמטר הרשת כקובץ GPF. הגדר עגינה על ידי בחירת Docking, אחריו Macromolecule", והגדרת שם קובץ קשיח.

עברו לתיקייה הנדרשת ולחצו על 1NMK.pdbqt. כדי לפתוח אותה, בחרו Docking, בחרו Output, לחצו על Lamarckian GA ושמרו את קובץ פרמטר העגינה כ-1NMK.dpf. בטרמינל Cygwin, יש להקליד cd C:ולחץ על אנטר; ואז הקלד CD Project"ולחץ שוב על ENTER.

לאחר מכן, להקליד מולקולות CD" ולחץ על אנטר. ואז הקלד דיסק 3" ולחץ אנטר. הקלד את הפקודה AutoGrid" כדי ליצור מפות רשת ולחץ Enter כדי לבצע AutoGrid.

לאחר הביצוע, סוג זנב f 1NMK. GLG" ולחץ Enter כדי לצפות בהתקדמות היומן, הקלד את הפקודה לסימולציה של עגינה מולקולרית. כדי ליצור את קובץ הלוג של העגינה, לחץ על Enter כדי להפעיל את AutoDock.

לאחר מכן, טיפוס זנב f 1NMK. dlg" וללחוץ Enter כדי לעקוב אחרי תהליך העגינה. לאחר יצירת כל קבצי DLG, גש לתיקייה 1 ופתח את קובץ ה-DLG ב-WordPad, לחץ על Ctrl+F.

הקלד את מילת המפתח של החיפוש ולחץ Enter שלוש פעמים כדי להגיע לטבלת RMSD. העתק את אנרגיית הקישור ומידע הריצה המתאים לכל מולקולה מטבלת RMSD, אוסף את 20 המולקולות המובילות בגיליון אלקטרוני עם עמודות שנוצרו עבור מספר סידורי, אנרגיית קישור מינימלית, ורצה. בטרמינל Cygwin, עבר לתיקיית המולקולות הספציפיות בתיקיית הפרויקט.

הקלד את הפקודה כדי להוציא קואורדינטות ליגנד מעוגן מ-DLG ולקטור את הנתונים. לחץ Enter פעם נוספת כדי לסיים, ומאשר את יצירת קובץ PDBQT" הרץ ב-1NMK. ודאו שקובץ PDB" הרץ ב-1NMK נוצר באותה תיקייה.

לאחר מכן, פתח את תוכנת PyMOL 2.5" ואת ה-AutoDock" מהשולחן העבודה, ופתח את קובץ הקולטן כדי לבחור את מבנה הקולטנים להמחשה. פתח את קובץ קונפיגורציית הליגנד המתאים עבור המולקולה הנבחרת והצג את הליגנד הטעון במרחב העבודה התלת-ממדי. בחר ב-Hide Everything" מהתפריט, ייבא את הקובץ ל-Maestro כדי להציג את המבנה, ואז לחץ על Ligand Interaction" כדי לקבל את דיאגרמת האינטראקציה של הליגנד.

פתח את תוכנת UCSF Chimera" מהמחשב השולחני. בחר קובץ, ואחריו פתח. ניווט כדי להניע את C, פרויקט ומולקולות.

בחר בקובץ 1NMK. pdb" ולחץ על פתיחה. מהתפריט, בחר ב-Residue ובחר UNL Zoom כדי להתמקד באזור השאריות של UNL.

בחר אזור. ואז לחץ אוקיי" כדי לאשר. לאחר מכן, בחר פעולה.

בחר Label, ואז בחר Residu" ובחר Name Plus Specifier" כדי לתייג את השאריות. פתח כלים, בחר ניתוח מבנה, ואז לחץ על FindHBond. בחלון הגדרות ברירת המחדל של FindHBond, סמן את התיבות של קשרי H צבעוניים שאינם עומדים בקריטריונים מדויקים, ומצא רק קשרי H עם Selected.

פנה את בחירת האזור כדי להתחיל סקר חדש. לאחר מכן בחר את פרמטרי האזור ותתקרב לתצוגה המולקולרית, וצפה בקווים הכחולים והכתומים שמייצגים קשרי מימן. לבסוף, בדוק את המבנה המוצג וסופר את סך כל קשרי המימן הנראים.

אישור העגינה של קומפלקס הליגנד-קולטן הוצג באמצעות PyMOL 2.5, והראה 109 הידרוקסי-6 הידרוקסיתיל קשורים בכיס הפעיל של קולטן 1NMK. הליגנד של חומצה 4-הידרוקסימינדלית יצר קשרי מימן עם קולטן 1NMK", במיוחד עם ארגינין 55 במרחק של 1.53 אנגסטרום. ניתוח מבני דו-ממדי המחיש את חומצות האמינו שהליגנדים יצרו אינטראקציה באמצעות קשרי מימן.

סימולציות דינמיקה מולקולרית מאשרות את יציבות קומפלקס הליגנד-קולטן באמצעות ניתוח רדיוס הסיבוב על פני 1000 פיקו-שניות. גרף ה-RMSD הראה ייצוב עקבי של הקומפלקס לאחר ננו-שנייה של סימולציה, מה שמעיד על קשירה יציבה של חלבון-ליגנד. הצפיפות הממוצעת של המערכת הייתה כ-1019 קילוגרם למטר מעוקב, מה שמאשר שיווי משקל בתנאי NVT, ולחץ המערכת נשאר יציב במהלך שיווי משקל NPT למשך 100 פיקו-שניות.

הטמפרטורה התייצבה בכ-300 קלווין במהלך שלב NVT, מה שמאשר שיווי משקל תרמי מוצלח. תיבת המסלול של קומפלקס הליגנד-חלבון הוצגה לאחר הסימולציה, והראתה את התפלגות מולקולות המים סביב הקומפלקס המחובר. מעט מחקרים בוחנים את תפקיד אנטי-רבלרטיבי כמטרה טיפולית אונקוגנית.

פרוטוקול זה מתמודד עם הפער הזה על ידי תכנון ואימות מעכב באמצעות עגינה מולקולרית וניתוח דינמיקה. הפרוטוקול שלנו בודק כלים חישוביים מרובים לתוך זרימת עבודה מאוחדת, ומבטיח ניתוח מקיף של חלבוני ליגנד או קולטנים. המחקר העתידי שלנו יתמקד באימות מעכבים אלה במבחנה ובחיים על ידי חקר יישום גבול של מעכבי ציקלופילין A במספר סוגי תאי סרטן.