$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Wszystkie procedury farmakologiczne sieci zostały przeprowadzone zgodnie z Wytycznymi dla Metod Oceny Farmakologii Sieciowejnr 21. Kompleksowy przepływ pracy farmakologii sieciowej przyjęty w tym badaniu został schematycznie zilustrowany na Rysunku 2.
Synteza pochodnych tiazolonu
Pochodne tiazolonu w tym badaniu zostały zsyntetyzowane w naszej poprzedniej pracy19, poprzez katalizowaną miedzią zdalną asymetryczną reakcję propargilacyjną. Reakcja wykorzystywała CuI jako katalizator oraz chiralny ligand Pybox (L1) jako rdzeń stereosterowy, w systemie DIPEA i rozpuszczalnika metanolowym w temperaturze -10 °C przez 48 godzin, osiągając wysokie enantyoselektywne sprzężenie między esterami propargilowymi a tiazolonami. Produkt docelowy uzyskano z wydajnością do 89%, stosunkiem enancjomerowym (er) 97,8:2,2 oraz stosunkiem diastereomerowym (dr) 17,8:1. Szczegółowe informacje na temat metod syntezy tej serii związków można znaleźć w wcześniejszych badaniach19. Metoda ta wykazała szeroką stosowalność substratów, akomodując arylowe (ortho-, meta-, para-substytuenty), łańcuchy alifatyczne oraz estery propargylowe z pierścieniami zespolonymi, a także różne substytucyjne tiazolony, z wydajnością od 51% do 98%. Ta strategia po raz pierwszy efektywnie konstruuje wielochiralno-centrowe struktury tiazolonów w jednym kroku, zapewniając wysoce selektywne i proste podejście do syntezy chiralnych cząsteczek leków o istotnym potencjalnym zastosowaniu w chemii medycznej.
Farmakologiczna predykcja sieciowa
Przewidywanie celu pochodnej tiazolonu: Strukturalne reprezentacje pochodnych tiazolonu zostały wygenerowane za pomocą oprogramowania KingDraw, a odpowiadające im pliki strukturalne zostały następnie przekształcone w SMILES ID za pomocą oprogramowania Open Babel. Aby przewidzieć potencjalne cele terapeutyczne wobec RD, zastosowaliśmy kompleksowe podejście obliczeniowe, wykorzystujące trzy różne bazy danych predykcji celów: SwissTargetPrediction (http://swisstargetprediction.ch/), TargetNet (http://targetnet.scbdd.com) oraz SuperPred (https://prediction.charite.de). W analizie TargetNet wdrożyliśmy rygorystyczne kryterium filtrowania, wybierając geny o prawdopodobieństwie > 0. W bazie danych SuperPred zastosowaliśmy bardziej rygorystyczne parametry selekcji, zachowując tylko te geny o dokładności Modelu > 90% i prawdopodobieństwie > 60%, co zapewniło wysokie pewności przewidywania celów.
Przewidywanie celów RD: Na podstawie bazy danych GeneCards (https://www.genecards.org/) oraz OMIM (https://omim.org/) przeprowadziliśmy wyszukiwanie w poszukiwaniu rhabdomiosarcoma. Dla danych pochodzących z bazy GeneCards przefiltrowaliśmy wyniki z wynikiem powyżej 20, aby uzyskać geny związane z rhabdomiosarcomą.
Budowa i analiza sieci interakcji białko-białko (PPI): Potencjalne cele pochodnych tiazolonu oraz genów związanych z RD zostały przecięte. Potencjalne cele leczenia ludzkiego zarodkowego rhabdomyosarcoma za pomocą pochodnych tiazolonu zostały przesłane do bazy danych STRING (https://www.string-db.org/) do analizy wysoko pewnych zależności PPI (interakcje białko-białko). Sieć PPI została zbudowana w oprogramowaniu Cytoscape (http://www.cytoscape.org/), a główne cele były filtrowane na podstawie wartości stopni.
Budowa sieci szlaków złożonych-choroba-cel: Sieć lek-cel-szlak może wyraźnie zobaczyć cele związków i chorób oraz szlaki zaangażowane w te cele, aby zidentyfikować możliwe kluczowe cele i szlaki dla terapii złożonej dla RD. Najpierw zbuduj tabelę sieciową i tabelę atrybutów w arkuszu kalkulacyjnym. Treść tabeli sieciowej obejmuje głównie korespondencję między związkiem a celem rdzeniowym, korespondencję między celem rdzeniowym a zaangażowaną ścieżką oraz korespondencję między RD a główną ścieżką. Treść tabeli atrybutów polega głównie na klasyfikacji i nazwaniu wszystkich informacji zawartych w tabeli sieciowej. Następnie otwórz oprogramowanie Cytoscape, wgraj netlistę do miejsca ładowania, ustaw punkt startowy, końcowy, załaduj tabelę atrybutów i na końcu zmodyfikuj kształt obrazu.
Zintegrowana analiza funkcjonalnej adnotacji i farmakologii sieciowej – Construction Gene Ontology (GO) Enrichment, Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG): Analiza wzbogacania GO i KEGG kluczowych celów została przeprowadzona przez bazę danych DAVID (https://david.ncifcrf.gov/). Według kolejności wartości P od małego do dużego, wybrano 10 najlepszych elementów w procesach biologicznych (BP), komponentach komórkowych (CC) i funkcji molekularnej (MF) w GO do analizy, a 20 najlepszych elementów w KEGG zostało przeanalizowanych, a mapy bąbelków GO i KEGG kluczowych celów zostały stworzone na podstawie internetowej platformy mikro-bioinformacji.
Dokowanie molekularne: Białka docelowe rdzenia zostały wybrane z bazy danych PDB (https://www.rcsb.org/), a pliki strukturalne kluczowych celów zostały pobrane. Początkowo białka były odwodniane za pomocą oprogramowania PyMol, a następnie oddzielano ligandy i receptory. Następnie białka zostały uwodornione za pomocą oprogramowania ADFRSuite, a parametry grid boxów dla oprogramowania dokowania molekularnego AutoDock zostały uzyskane. Pliki pdbqt pochodnych tiazolidynonu i głównych białek docelowych zostały przygotowane za pomocą oprogramowania AutoDock Vina. Następnie przeprowadzono symulacje molekularnego dokowania pochodnych tiazolonu oraz białek docelowych rdzenia. Na koniec modele dokowania molekularnego zostały zwizualizowane za pomocą oprogramowania PyMol.
Symulacja dynamiki molekularnej: Plik PDB został przekonwertowany do formatu GRO zgodnego z GROMACS przy użyciu pola siłowego amber99sb-ildn oraz modelu wodnego TIP3P:
gmx pdb2gmx -f Pro.pdb -o Pro_temp_H.gro -ff amber99sb-ildn -water tip3p -ignh
Dodano sześcienną okresową skrzynkę graniczną o odległości 1,2 nm od białka:
GMX Editconf -f Pro_temp_H.gro -o Pro_temp_H_box.gro -c -d 1.2 -bt sześcienna
Pudełko wypełniono cząsteczkami wody TIP3P:
GMX solvate -cp Pro_temp_H_box.gro -o Pro_temp_H_box_water.gro -p topol.top
Układ został zneutralizowany przez dodanie jonów Na:
GMX grompp -f ions.mdp -c Pro_temp_H_box_water.gro -p topol.top -ions.tpr
GMX Genion -s jony.tpr -o Pro_temp_H_box_water_ion.gro -p topol.top -neutralny
Wykonano minimalizację energii:
GMX grompp -f minim.mdp -c Pro_temp_H_box_water_ion.gro -p topol.top -o em.tpr
GMX MDRUN -V -Deffnm em
Równoważenie NVT zostało przeprowadzone:
GMX grompp -f nvt.mdp -c em.gro -r em.gro -p topol.top -o nvt.tpr
GMX MDRun -Deffnm NVT -V
Równoważenie NPT zostało przeprowadzone:
GMX grompp -f npt.mdp -c nvt.gro -r nvt.gro -t nvt.cpt -p topol.top -o npt.tpr
GMX MDRUN -Deffnm NPT -V
Rozpoczęto symulację dynamiki molekularnej produkcji:
GMX grompp -f md.mdp -c npt.gro -t npt.cpt -p topol.top -o md_0_1.tpr
GMX MDRUN -Deffnm md_0_1 -V
Po zakończeniu symulacji przeanalizowano uzyskane trajektorie za pomocą Visual Molecular Dynamics (VMD) i PyMOL, a analiza energii wolnej wiązania między białkami a ligandami małych cząsteczek została przeprowadzona za pomocą programu g_mmpbsa.
Ocena wpływu leków na żywotność komórek RD
Komórki RD (komórka zarodkowa rabdomiosarkoma; STR Authenticated) w fazie wzrostu logarytmicznej zostały trypsynizowane, tworząc zawiesinę komórkową w stężeniu 1 x 105 komórek /mL. Następnie zaszczepiono tę zawiesinę na płytce z 96 dołkami o gęstości 1 x 104 komórek /dołek (100 μL na dołek) i inkubowano w temperaturze 37 °C z 5%CO2 , aby umożliwić przyczepność komórek. Po zlepzeniu podłoże zostało zastąpione 100 μL bezsurowiczym medium zawierającym 1% FBS, a komórki były głodzone przez 12 godzin. Następnie podłoże zostało wymienione na 100 μL odpowiedniego nośnika zawierającego różne stężenia związku testowego. Studnie kontrolne traktowano medium zawierającym rozpuszczalnik lub medium normalne, a puste doły zawierające tylko odpowiadające medium bez komórek. Płytki inkubowano w temperaturze 37 °C z 5% CO2 przez 24 godziny (czas trwania został określony przez eksperymenty wstępne jako optymalny do obserwacji maksymalnego efektu hamującego tej klasy związków na komórki RD). To znaczy czas potrzebny, aby wartość OD gęstości komórki osiągnęła około 1,0.). Następnie do każdego otworu dodawano 10 μL roztworu CCK-8, a płytki inkubowano przez dodatkowe 1-4 godziny. Na koniec absorbancję przy 450 nm zmierzono za pomocą czytnika mikropłyt. Komórki objęte rozpuszczalnikami służyły jako grupa kontrolna, a puste dołki służyły do korekcji bazowej. Żywotność komórek obliczono na podstawie odczytów absorpcji.
Wskaźnik przeżycia% = [(grupa kontrolna - pusta) - (grupa eksperymentalna - pusta)]/(grupa kontrolna - pusta) x 100%