$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Hesaplamalı ilaç keşfinde (CDD), bilgisayar bilimi, kimya, biyoloji ve fizikten teknikler, geniş kimyasal alanı keşfetmek, ilaç-hedef etkileşimlerini tahmin etmek ve ilaç adaylarını yalnızca geleneksel deneysel yöntemlere kıyasla daha yüksek verimlilik ve daha düşük maliyetlerle optimize etmek için entegre edilmiştir. Yeni terapötik bileşiklerinkeşfini ve optimizasyonunu hızlandırmak için hesaplama yöntemlerinden ve algoritmalardan yararlanan güçlü bir yaklaşımdır 1,2,3. CDD, ilaç keşfinde devrim yarattı. Bununla birlikte, hesaplama tahminlerinin doğruluğunu ve güvenilirliğini etkileyebilecek protein üç boyutlu (3D) yapı dinamikleri ile ilişkili sınırlamalar vardır4. Protein 3D yapıları, hedef protein-ilaç etkileşimlerine dayalı olarak ilaç adaylarının tasarımı veya optimizasyonu için CDD'de şablon görevi görür. Protein yapılarının X-ışını kristalografi modelleri, protein hakkında değerli yapısal bilgiler sağlarken, protein yapılarının dinamik doğasını ve statik modellerinsınırlamalarını tanımak esastır 5,6,7. Ek olarak, kriyo-elektron mikroskobu (cryo-EM) ve AlphaFold gibi hesaplamalı tahminlerdeki son gelişmeler, protein esnekliği ve dinamiklerinin tam spektrumunu yakalamada yapısal verilerin kullanılabilirliğini de büyük ölçüde genişletmiştir 8,9,10,11,12.
Moleküler dinamik (MD) simülasyonları, atomların ve moleküllerin zaman içindeki hareketini ve etkileşimlerini simüle ederek, protein 3D yapısının dinamik davranışı ve esnekliği hakkında içgörüler sağlar 13,14. MD simülasyonları, topluluk tabanlı yerleştirme analizi için girdi görevi gören çeşitli konformasyonel durumları temsil eden proteinin 3D yapılarını oluşturmak için kullanılır. Çeşitli protein konformasyonlarının örneklenmesi yoluyla, topluluk tabanlı yerleştirme analizi, biyolojik hedeflerin doğal esnekliğini ve dinamiklerini hesaba katarak, ligand bağlanma modlarının ve etkileşimlerinin daha kapsamlı bir şekilde araştırılmasına olanak tanır3.
Protein esnekliğini anlamak, ilaçların biyolojik etkilerini nasıl uyguladığını etkilediği, bağlanma bölgelerinin yerini ve yönünü belirlediği ve bağlanma kinetiğini, metabolizmasını ve taşınmasını etkilediği için önemlidir15,16. Bu dinamik doğayı yakalamak, yerleştirme tahminlerinin doğruluğunu ve güvenilirliğini önemli ölçüde artırabilir. 1994 yılında, Kearsley ve ark. hem ligandların hem de proteinlerin esnekliğini modelleyen bir çerçeve olan esnek bir yerleştirme tekniği tanıttı. Bu yaklaşım, proteinin konformasyonunun kenetlenme sırasında ayarlanmasına izin vererek, yapısal esnekliği hesaba katarak ligand-reseptör etkileşimlerinin tahminlerini iyileştirir17. Benzer şekilde, 1999'da Carlson ve ark. HIV-1 integrazın hem statik hem de dinamik modellerine esnek farmakofor modellemesi uygulayan topluluk yerleştirme hakkında rapor verdi ve yerleştirme çalışmalarında protein dinamiklerini hesaba katmanın önemini daha da vurguladı18. Ayrıca, Cavasotto ve ark. normal mod analizi19 kullanılarak yerleştirme işlemine reseptör esnekliğini dahil ederek ligand yerleştirme doğruluğunun iyileştirildiğini de bildirmiştir. Daha yakın zamanlarda, topluluk tabanlı teknikler 20,21,22,23,24,25,26,27, potansiyel yeni ligand bağlanma bölgelerini belirleyerek ve serbest ligand-reseptör bağlanma enerjisinin daha doğru tahminlerini sağlayarak ilaç keşfini genişletti. Bu gelişmeler, dörtlü-dubleks DNA20, vasküler endotelyal büyüme faktörü 165 (VEGF-165)21, SARS-CoV-2 hedef enzimi22, insan karaciğeri sitokrom P450 enzimleri23 ve antikanser proteinleri24 gibi hedeflere uygulanmıştır.
Bir flavonoid olarak sınıflandırılan Flavokawain B'nin (FB) çeşitli farmakolojik özellikler sergilediği belgelenmiştir 28,29,30. Deneysel ve hesaplamalı analize dayanarak, FB'nin, antimikrobiyal aktivitesi ile yaygın olarak tanınan ve aynı zamanda bir ligand taşıyıcısı 32,33,34 olarak tanımlanan bir protein olan lizozim (LYZ)31 ile stabil bir kompleks oluşturduğu bildirilmiştir. Bu raporda, FB-LYZ kompleks oluşumunda protein esnekliğinin etkisini dahil etmek için topluluk tabanlı yerleştirme analizi kullanarak FB'nin LYZ ile etkileşiminin doğasını daha fazla analiz ediyoruz. Bu yöntemin amacı, araştırmacılara topluluk tabanlı yerleştirme analizi için adım adım, tekrarlanabilir bir süreç sağlamaktır. Ek olarak, araştırmacıların araştırma için hedef organizmadan protein yapılarını seçmeleri tavsiye edilir.