Relação Quantitativa Estrutura-Atividade, Predição de Atividade e Dinâmica Molecular de Inibidores da Transcriptase Reversa Não Nucleotídica

A pesquisa se concentra no design de medicamentos auxiliados por computador para desenvolver novos medicamentos inovadores ou redirecionar medicamentos atualmente existentes para doenças relacionadas à África. Ok, então em nosso campo atualmente, temos muitos aplicativos de aprendizado de máquina que as pessoas estão desenvolvendo, e isso é algo que também desejamos incorporar em nosso grupo para projetar os medicamentos beta. Atualmente, fazemos uso do que é conhecido como computação de alto desempenho, e isso é basicamente o que acelera nossa pesquisa, fazendo uso da tecnologia de CPU e GPU para obter resultados mais rapidamente quando experimentamos usos.

No momento, a computação ainda é um campo muito novo na pesquisa e os alunos muitas vezes não lidam com o que precisa ser feito, por isso leva um pouco mais de tempo para que eles se familiarizem com a disciplina. Recentemente, temos um monte de produtos naturais, que conseguimos isolar, que são proeminentes para a África e atualmente estão sendo usados para o tratamento do SARS-CoV-2, que estamos procurando. Para começar, vá até o ícone da janela na tela do monitor e clique nele.

Selecione todos os aplicativos e role para baixo para localizar a pasta Schrödinger. Abra a pasta e clique no ícone Maestro. Selecione abrir para iniciar o software.

Para recuperar a estrutura da proteína, clique na guia do arquivo e selecione Obter PDB no menu pop-up. Digite o código PDB de sua escolha na caixa de texto e clique no botão Download. O arquivo PDB selecionado aparecerá na janela do projeto.

Como alternativa, baixe a proteína do banco de dados de proteínas inserindo o ID do PDB na caixa de pesquisa e clicando em Download. No Maestro, navegue até a guia Arquivo e selecione Importar estruturas. Na interface de importação, localize o arquivo PDB baixado e clique em Importar.

Agora, selecione a estrutura da proteína e clique com o botão direito nela. Selecione a proteína preparada, clique com o botão direito do mouse, escolha a opção Dividir e divida em ligantes, água e outros. Abra o banco de dados PubChem e digite o nome do composto na barra de pesquisa para baixar o composto químico.

Revise as estruturas disponíveis, clique em Download e selecione 3D-Conformer para salvar as coordenadas da estrutura como um arquivo de dados estruturados ou SDF. Clique na guia Arquivo no Schrödinger e selecione Importar estruturas. Navegue até o local onde o SDF está salvo e carregue o composto.

Clique em Tarefa no Schrödinger, digite LigPrep na barra de pesquisa e selecione-o. Clique em Usar estruturas de para escolher os arquivos da área de trabalho ou da tabela de projeto. Selecione as opções preferidas na janela LigPrep e clique em Executar para enviar o trabalho para preparação do ligante.

Visualize os ligantes preparados na janela do software. Abra o software para otimização da geometria das estruturas. Navegue até a guia Arquivo e selecione Abrir para escolher o SDF baixado do PubChem.

Navegue até a guia Calcular e selecione Configuração de cálculo gaussiano. Na guia Tipo de trabalho, escolha Otimização ou Otimização mais Frequência. Agora navegue até a guia Método e selecione o método Química Quântica.

Escolha a Densidade de Correlação de Troca Híbrida Global Cone Sham Funcional, Conjunto de Bases, Carga e Spin de sua escolha nos menus suspensos. Vá para a guia Título e insira um nome para o composto sob investigação. Navegue até a guia Link Zero e especifique o limite de memória e os processadores compartilhados.

Desmarque as caixas Caminho completo. Clique no botão Editar na parte inferior para salvar o arquivo de entrada gaussiano no local preferido com um nome de arquivo de escolha como Gaussian Job File ou GJF. Navegue até Tarefas e selecione Geração de grade de receptor para detectar o sítio ativo da proteína ligado ao ligante de cristal central.

Clique em Selecionar para identificar o ligante e, em seguida, selecione o ligante cocristalizado. Clique em Executar para enviar a grade para geração. Para encaixe molecular, vá para Tarefas, selecione Encaixe de ligante e, em seguida, escolha Encaixe de ligante Encaixe de deslizamento.

Em seguida, carregue o arquivo de grade e selecione os ligantes da área de trabalho usando a opção Usar ligante de. Marque a caixa Receptor de vídeo na parte superior, adicione um nome de trabalho adequado e envie o trabalho clicando em Executar. Na guia Configurações, escolha o método de precisão de encaixe preferido.

Configure restrições como ligações de hidrogênio. Depois de revisar todas as configurações, clique em Executar para iniciar o processo de encaixe. Revise os resultados do acoplamento e compare as pontuações de encaixe antes e depois de otimizar os ligantes.

Selecione um par da proteína encaixada e do complexo ligante no navegador do espaço de trabalho. Navegue até Tarefas, vá para Ligand Designer e clique em Analyze Workspace na janela Ligand Designer. Para gerar e avaliar novos ligantes, selecione Varredura de isostérios na lista de fluxo de trabalho, o que implica o método de crescimento que estende o ligante adicionando fragmentos às estruturas moleculares existentes.

Analise os resultados de encaixe dos compostos enumerados e identifique um composto com um valor mais negativo do que o composto cocristalizado menos 9,242. Em seguida, clique no botão Tarefa e escolha Desmond System Builder. No painel Integrador de Sistemas, selecione a guia Solvatação.

Escolha o modelo de solvente predefinido que se adapta ao complexo ligante da proteína. Em seguida, selecione a forma da caixa e o método de cálculo do tamanho da caixa. Em seguida, selecione a guia Íons e clique em recalcular para neutralizar o sistema adicionando íons contrários e definindo a concentração de resolução desejada.

Após a preparação do sistema, visualize o projeto na área de trabalho. Selecione o complexo de ligante de proteína no navegador da área de trabalho. Navegue até Tarefa e escolha Dinâmica Molecular Desmond.

Carregue o complexo de proteína ligante da área de trabalho no painel Dinâmica molecular. Selecione a linha do tempo de simulação desejada na guia Simulação. Escolha NPT como a classe de conjunto.

Nomeie o trabalho adequadamente no painel Dinâmica Molecular. Escreva o trabalho e clique em Fechar para sair da janela Dinâmica Molecular. Envie o trabalho escrito para preparação de dinâmica molecular por meio de um terminal local.

Após a conclusão, abra o trabalho concluído e continue o tempo de simulação a partir da linha do tempo inicial definida até o tempo de simulação desejado. Por exemplo, 100 nanossegundos ou 200 nanossegundos. Abra o arquivo Trajetória e reproduza a trajetória.

Visualize onde o complexo ligante da proteína está equilibrado e observe o número de quadros. Envie o trabalho via Terminal. Visualize o conteúdo do arquivo de saída para analisar os resultados gerados e baixe o arquivo CSV.

Abra o arquivo CSV e anote a energia de ligação. Por fim, use a equação mostrada e calcule a energia de ligação livre do complexo calculando a média dos valores de energia de ligação determinados para cada instantâneo na simulação MD. Um gráfico de dispersão mostra a atividade observada versus a atividade prevista para a classe um do modelo QSAR.

O gráfico representa o ajuste entre a classe um como o conjunto de treinamento e os inibidores da transcriptase reversa não nucleotídica como o conjunto de teste para fornecer um valor de atividade preditiva. O conjunto de treinamento se alinhou bem com a linha de regressão, enquanto o conjunto de teste teve pequenos desvios. As forças de interações entre a proteína em diferentes ligantes revelaram ligações de hidrogênio com lisina 101 em todos os ligantes.

Simulações de dinâmica molecular da proteína livre estabilizada após cerca de 60 nanossegundos em um RMSD de cerca de 3,5 Angstroms, confirmando a confiabilidade do protocolo. Etravirina enumerada, que se estabilizou em 3,5. Angstroms, exibiu uma ligação mais forte e estável no sítio ativo do HIV uma transcriptase reversa em comparação com a etravirina, que se estabilizou em 4,5 Angstroms.

A linha do tempo de contato da etravirina enumerada também indicou interações mais fortes e estáveis ao longo do tempo.