Yeni Siklofilin A Inhibitörleri ve Ganoderiol-F Türevlerinin Yapı Yönlendirmeli Tasarımı ve Geliştirilmesi: Bir Silico İçeri Yaklaşım
23 Haziran 2026
Burada, yeni ilaçların keşfinde hayati öneme sahip olan Sanglifehrin A ile Cyclophilin A/Ganoderiol-F arasındaki protein-ligand bağlanma etkileşiminin yapısal rehberli tasarımına yönelik bir protokol sunuyoruz. Ligand-reseptör kompleksinin kararlılığı moleküler dinamik simülasyonu kullanılarak değerlendirildi.
Bu araştırma, Cyclophilin DCDK eksenini hedefleyecek ve hücre kanseri çoğalmasını engelleyecek yeni Siklofilin A inhibitörleri ve gan-it-role antiproliferatif tasarlamaya odaklanmaktadır. Temel zorluk, dinamik, deneysel ve fizyolojik koşullar altında optimal ligand-reseptör geometrik etkileşimini sağlamak ve stabil ligand-protein komplekslerini sürdürmektir. Başlamak için 1NMK" dosyasını açın.
Amino asidi arginine'i 55 numaralı konumda bulun ve AutoDock arayüzünde X, Y ve Z koordinatlarını kaydedin. "Dosya" menüsünü açın, Molekülleri Oku'yu seçin. 1NMK dosyasını seçin ve Aç düğmesine tıklayın.
Düzenle, Hidrojen'i seçip Ekle'ye tıklayarak hidrojen atomlarını ekleyin. Sonra Polar Only'yi seçin ve OK' ile onaylayın. Sonra tekrar Düzenle" menüsüne gidip Atomlar ve AD4 Atom Tipi Atama'yı seçin. Sonra, "Charges" seçeneğini seçin ve Kollman Charges'ı seçin.
Hazırlanan reseptörü 1NMK olarak sakla. pdbqt" seçeneğini seçerek, Kaydet, dosya türünü ayarlayarak ve kayıt konumunu onaylayarak "Dosya" seçeneğini belirtir. Sonra, Ligand menüsünü açın, Giriş'i seçin.
Aç düğmesine tıklayın, PDB dosyasını seçin ve tekrar "Open"a tıklayın. Bilgi penceresi belirdiğinde, ligand detaylarını gözden geçirin. Ligand kökünü tespit etmek için Ligand'ı seçin, ardından Torsion Tree'yi seçin ve Kökü Algıla'yı tıklayın.
Ligand'ı Ligand'ı seçerek, Çıktı'yı seçerek ve PDBQT olarak kaydet' seçeneğine tıklayarak ligandı kaydet. Reseptör ızgarasını Grid, Macromolekul, 1NMK seçerek ve Molekül tuşuna tıklayarak hazırlayın. Uyarıyı onaylayın ve 1NMK.pdbqt olarak kaydedin.
Harita türlerini ayarlamak için Grid'i seçin, ardından Set Map Types, Ligand seçin. Ligand'ı seç' ve sonunda 'Ligand'ı tekrar seç. Sonra ızgara kutusunun merkezini Grid, Grid Box seçerek ve Merkez'e tıklayarak tanımlayın.
Sonra bir atom seçin ve ızgara kutusu koordinatlarını girin. Grid parametresini GPF dosyası olarak kaydedin. Kenetlenmeyi Docking'i seçerek yapılandırın, ardından Macromolecule' ve Rigid File Name'i ayarlayın.
Gerekli klasöre gidin ve 1NMK.pdbqt. sayfasına tıklayın. Açmak için Docking'i seçin, Output'ı seçin, Lamarckian GA'ya tıklayın ve kenetlenme parametre dosyasını 1NMK.dpf olarak kaydedin. Cygwin"terminal'de cd C yazın ve enter tuşuna basın; Sonra CD project" yazın ve tekrar enter'e basın.
Sonra, cd moleküllerini yazın ve enter tuşuna basın. Sonra cd 3" yazın ve enter tuşuna basın. Grid haritaları oluşturmak için AutoGrid" komutunu yazın ve AutoGrid'i çalıştırmak için enter tuşuna basın.
Uygulamadan sonra kuyruk f 1NMK yazın. GLG" ve kaydı görmek için Enter tuşuna basın, moleküler kenetlenme simülasyonu komutunu yazın. Docking log dosyasını oluşturmak ve AutoDock'u başlatmak için enter tuşuna basmak için.
Sonra, kuyruk f 1NMK yaz. dlg" ve kenetlenme sürecini izlemek için enter tuşuna basın. Tüm DLG dosyalarını oluşturduktan sonra klasör 1'e gidin ve DLG dosyasını WordPad'de açın, Ctrl+F tuşlarına basın.
Arama anahtar kelimesini yazın ve RMSD tablosuna ulaşmak için üç kez enter tuşuna basın. Her molekül için bağlanma enerjisini ve ilgili çalışma bilgilerini RMSD tablosundan kopyalayın, seri numarası, minimum bağlanma enerjisi ve çalıştırma sütunları oluşturulan bir tabloda en iyi 20 molekülü derleyin. Cygwin"terminal'de, proje dizinindeki belirli moleküller klasörüne gidin.
DLG'den kenetlenmiş ligand koordinatlarını çıkarmak için komut yazın ve veriyi kırpın. Bir kez daha enter tuşuna basarak tamamlayın, 1NMK çalıştırılan PDBQT" dosyasının oluşturulduğunu onaylayın. 1NMK çalıştıran PDB"dosyasının aynı klasörde oluşturulduğunu doğrulayın.
Sonra, masaüstünden PyMOL 2.5" yazılımını ve AutoDock'u açın ve görselleştirme için reseptör yapısını seçmek için reseptör dosyasını açın. Seçilen molekül için ilgili ligand yapılandırma dosyasını açın ve yüklü ligandı 3D çalışma alanında gösterin. Menüden "Her Şeyi Gizle" seçeneğini seçin, dosyayı Maestro'ya aktararak yapını görselleştirin ve ardından ligand etkileşim diyagramını almak için Ligand Etkileşimi'ne tıklayın.
UCSF Chimera yazılımını masaüstünden açın. Dosyayı seçin, ardından Aç. C sürücüsü, projeksiyon ve moleküllere geçin.
1NMK dosyasını seçin. pdb" ve Aç düğmesine tıklayın. Menüden "Kalıntı" seçeneğini seçin ve UNL kalıntı bölgesine odaklanmak için UNL Zoom'u seçin.
Bölgeyi seç. Sonra onaylamak için "OK" tuşuna basın. Sonra, Eylem'i seçin.
Etiketi seçin, ardından Kalıntı'yı seçin ve "İsim Plus Belirtici" seçeneğini seçerek kalıntıları etiketleyin. Tools'u açın, Structure Analysis'i seçin ve ardından FindHBond'a tıklayın. Varsayılan FindHBond"settings penceresinde, kesin kriterleri karşılamayan renk H-bond'lar kutularını işaretleyin ve sadece Seçilmiş H-bağları bulun.
Yeni bir ankete başlamak için bölge seçimini temizleyin. Sonra bölge parametrelerini seçin, moleküler ekrana yakınlaştırın ve hidrojen bağlarını temsil eden mavi ve turuncu çizgileri gözlemleyin. Son olarak, görselleştirilmiş yapıyı inceleyin ve görünür hidrojen bağlarının toplam sayısını sayın.
Ligand-reseptör kompleksinin kenetlenme doğrulaması, PyMOL 2.5 kullanılarak görselleştirildi ve 1NMK"reseptörün aktif cebinde 109 hidroksi altı hidroksietilin bağlı olduğu görüldü. 4-hidroksimandelik asit ligandı, özellikle arginin 55 ile 1,53 angstrom mesafede 1NMK"reseptör ile hidrojen bağları oluşturdu. İki boyutlu yapısal analiz, ligandların hidrojen bağları yoluyla etkileştiği amino asitleri göstermiştir.
Moleküler dinamik simülasyonları, ligand-reseptör kompleksinin kararlılığını 1000 pikosaniye üzerindeki dönme yarıçapının analiziyle doğrulamaktadır. RMSD grafiği, bir nanosaniye simülasyon sonrası kompleksin tutarlı stabilizasyonunu gösterdi ve bu da protein-ligand bağlılığının sabit olduğunu gösteriyordu. Sistemin ortalama yoğunluğu yaklaşık 1019 kilogram metreküp olarak NVT koşullarında dengeyi doğrular; sistemin basıncı NPT dengesi sırasında 100 pikosaniye boyunca sabit kalır.
NVT aşamasında sıcaklık yaklaşık 300 kelvin civarında stabilleşti ve başarılı termal dengeyi doğruladı. Simülasyondan sonra ligand-protein kompleksi yörünge kutusu görselleştirildi ve kenetlenmiş kompleksin çevresindeki su moleküllerinin dağılımı gösterildi. Gan-it-role antiproliferatifi onkojenik bir tedavi hedefi olarak çok az çalışma araştırmaktadır.
Bu protokol, moleküler kenetlenme ve dinamik analiziyle inhibitörü tasarlayıp doğrulayarak bu boşluğu kapatır. Protokolümüz, çoklu hesaplama aracını birleşik bir iş akışına entegre ederek kapsamlı ligand-protein veya reseptör analizini sağlar. Gelecekteki araştırmalarımız, bu inhibitörlerin in vitro ve in vivo doğrulanmasına odaklanacak ve Cyclophilin A inhibitörlerinin birden fazla kanser hücre tipi üzerinde sınır uygulamasını inceleyecektir.
Tam transkripti görüntüleyin ve binlerce bilimsel videoya erişin
Genel Bakış
Bu çalışma, kanser hücre proliferasyonunu baskılamak amacıyla Cyclophilin D-CDK aksını hedefleyen yeni Cyclophilin A inhibitörlerinin tasarımına ve doğrulanmasına odaklanmaktadır. Yapı tabanlı bir yaklaşım kullanan araştırmacılar, 117 ligand molekülü geliştirmiş ve bu moleküllerin Sanglifehrin A enzim reseptörü (1NMK) ile etkileşimlerini moleküler kenetleme ve dinamik simülasyonlar aracılığıyla değerlendirmiştir. İş akışı; ligand-reseptör bağlanmasını optimize etmek, stabiliteyi değerlendirmek ve potansiyel antikanser ilaç geliştirme süreçleri için temel etkileşimli kalıntıları belirlemek amacıyla birden fazla hesaplamalı aracı entegre etmiştir.
Temel Çalışma Bileşenleri
Bilim Alanı
- Kanser farmakolojisi
- Bilgisayar destekli ilaç tasarımı
- Moleküler kenetleme ve simülasyon
Arka Plan
- Siklofilin A (Cyp A), proliferasyon ve hücre sağkalımının düzenlenmesi yoluyla kanser ilerlemesinde rol oynamaktadır.
- Siklofilin D-CDK ekseni, onkolojide gelecek vadeden bir terapötik hedefi temsil etmektedir.
- Ganoderiol F türevleri, birçok kanser türünde onkojenik hedefler olarak potansiyel göstermiştir.
- Ligand-reseptör etkileşimlerinin doğru tahmini, güçlü hesaplamalı modelleme gerektirir.
Çalışmanın Amacı
- Yapı tabanlı yöntemler kullanarak yeni Siklofilin A inhibitörleri tasarlamak.
- Kenetlenme (docking) yoluyla ligand-reseptör bağlanma afinitesini ve geometrik uyumluluğu değerlendirmek.
- Moleküler dinamik simülasyonları aracılığıyla kompleks stabilitesini doğrulamak.
- Öncü ligandlar ile hidrojen bağı oluşumunda yer alan temel amino asit kalıntılarını belirlemek.
Kullanılan Yöntemler
- 117 yeni siklofilin inhibitörü ligand molekülü oluşturmak için Chemsketch.
- Optimal bağlanma geometrilerini belirlemek amacıyla ligand-protein kenetlenmesi için AutoDock 4.2.6.
- Kenetlenme pozlarını ve ligand-reseptör etkileşimlerini görselleştirmek için PyMOL 2.5.
- Hidrojen bağlarını tespit etmek ve analiz etmek için Chimera ve Maestro.
- Ligand-reseptör kompleksinin moleküler dinamik simülasyonu için CHARMM 36 kuvvet alanı ile Gromacs.
Temel Sonuçlar
- 1NMK reseptöründeki Arginine 55, ligand ile 1.53 Å mesafede bir hidrojen bağı oluşturmuştur.
- Temel etkileşimli kalıntılar arasında Asn, Gly, Thr, Lys, Ile, His, Phe ve Cys yer almıştır.
- Ligand, reseptör ile 45 hidrojen bağı oluşturmuş olup bu durum güçlü bir bağlanma potansiyeline işaret etmektedir.
- Docking kutusu, 1NMK reseptöründe X=38.86, Y=10.987, Z=40.734 koordinatlarına merkezlenmiştir.
- Gromacs'ta yapılan MD simülasyonu, tutarlı RMSD ve jirasyon yarıçapı ile kompleksin 1 ns sonrası stabilize olduğunu göstermiştir.
- Sistem, ortalama yoğunluğu ~1019 kg/m³ ve stabil basınç ile sıcaklık (~300 K) altında, NVT/NPT koşullarında dengeyi korumuştur.
Sonuçlar
- Tasarlanan ligand-reseptör kompleksi, bir kanser terapötiki olarak daha ileri geliştirme için yeterli stabilite göstermektedir.
- Arginin 55, Cyclophilin A'nın aktif bölgesindeki ligand bağlanmasında kritik bir rol oynamaktadır.
- Entegre hesaplamalı iş akışı, gelecek vaat eden Cyp A inhibitörlerini başarıyla tanımlamaktadır.
- Gelecekteki çalışmalar, çoklu kanser hücresi tipleri üzerinde in vitro ve in vivo doğrulamaya odaklanacaktır.
Sıkça Sorulan Sorular
Endüstriyel Uygulama Uygunluğu
Yapı kılavuzlu hesaplamalı tasarım, doğrulanmış bir onkoloji hedefi olan Siklofilin D-CDK aksına optimize edilmiş bağlanma özelliğine sahip Siklofilin A inhibitörlerinin hızlı bir şekilde tanımlanmasını sağlar. Bu yaklaşım, güçlü öngörülen hedef etkileşimine ve kompleks stabilitesine sahip ligandlara öncelik vererek erken evrelerdeki başarısızlık oranlarını azaltır. İş akışı; sentez öncesinde mekanistik hipotezlerin risklerini azaltmak için kenetleme, etkileşim analizi ve moleküler dinamikleri entegre ederek öncü bileşik tanımlamasını destekler.
Biyofarma Ar-Ge'sinde Stratejik Uygulamalar
Erken Keşif ve Hedef Doğrulama
- Bilimsel Değer: Ligandların Cyclophilin A ile olan etkileşimlerini atomik çözünürlükte modelleyerek terapötik hipotezlerin sorgulanmasına olanak tanır.
- Operasyonel Değer: Bağlanma afinitesinin ve Arginine 55 gibi temel kalıntı etkileşimlerinin öngörülmesi yoluyla fonksiyonel hedef doğrulamasını destekler.
- Öngörücü Değer: Lider komplekste gözlemlenen 45 tanesi dahil olmak üzere, çoklu hidrojen bağları oluşturan ligandların belirlenmesiyle hedef modülasyonuna olan güveni artırır.
Tarama ve Assay Geliştirme
- Analiz Hazırlığı: Biyokimyasal veya biyofiziksel analiz geliştirme için uygun, valide edilmiş ligand-reseptör kompleksleri oluşturur.
- Tekrarlanabilirlik: Tutarlı sanal tarama için docking parametrelerini (grid merkezi X=38.86, Y=10.987, Z=40.734) ve skorlamayı standartlaştırır.
- Ölçeklenebilirlik: Otomatik docking iş akışlarını kullanarak geniş ligand kütüphanelerinin (oluşturulan 117 molekül) değerlendirilmesini destekler.
Translasyonel ve Preklinik Araştırmalar
- Hastalıkla İlgisi: Birçok tümör tipinde kanser proliferasyonu ve sağkalımında rol oynayan Siklofilin A'ya odaklanır.
- Translasyonel Süreklilik: In-silico tasarımdan gelecekteki in vitro ve in vivo doğrulamalara mekanistik bir köprü kurar.
- Risklerin Azaltılması: RMSD ve jirasyon yarıçapı aracılığıyla kompleks stabilitesini değerlendirerek, bileşik sentezi öncesindeki devam/dur kararlarını destekler.
Boru Hattı ve İş Akışı Entegrasyonu
Bu yöntem, hedef doğrulamadan öncü bileşik belirlemeye kadar uzanan keşif sürecine uyum sağlayarak ıslak laboratuvar testleri öncesinde hesaplamalı ön eleme yapılmasını sağlar.
- Keşif Biyolojisi: Ligandların D-CDK eksenindeki Cyclophilin A fonksiyonunu nasıl inhibe ettiğini modelleyerek terapötik hipotezleri test eder.
- Tarama: Bileşik önceliklendirmesi için standartlaştırılmış docking pozları ve bağlanma enerjisi sıralamaları aracılığıyla analize hazır çıktılar sağlar.
- Analitik: Ligand performansını karşılaştırmak ve optimizasyona yön vermek için kantitatif metrikler (bağlanma enerjisi, hidrojen bağı sayısı, RMSD) sunar.
- Translasyonel Araştırma: 1000 ps simülasyon boyunca kompleks stabilitesini doğrulayarak hesaplamalı hitlerin preklinik ilerlemeyle bağlantısını kurar.
- Kurumsal Yeniden Kullanım: Aynı araç entegrasyonunu (Chemsketch, AutoDock, PyMOL, Gromacs) kullanarak diğer protein-protein etkileşimlerini hedeflemek için yeniden kullanılabilir bir iş akışı oluşturur.
Operasyonel ve Kurumsal Etki
- Bilimsel Değer: Ligand-reseptör etkileşimlerinin öngörülmesi ve kritik bağlanma kalıntılarının belirlenmesi yoluyla mekanistik risklerin azaltılması.
- Operasyonel Değer: Araçlar arası iş akışı standardizasyonu, değişkenliği azaltır ve ekipler arası iş birliğini mümkün kılar.
- Stratejik Değer: Tahmin edilen stabilite ve hedef etkileşimine göre bileşiklerin filtrelenmesi yoluyla devam/dur kararlarını iyileştirir.
- Portföy Etkisi: Güçlü docking skorlarına ve MD ile doğrulanmış stabiliteye sahip kemotiplerin riskle uyumlu önceliklendirilmesini destekler.
Uygulama Hususları
- Moleküler modelleme, kenetlenme yazılımları (AutoDock) ve simülasyon platformları (Gromacs) konusunda uzmanlık.
- Protein-ligand sistemlerinin ızgara oluşturma, kenetlenme ve MD simülasyonu için hesaplama altyapısına erişim.
- Ligand hazırlama, yük atama (Kollman) ve ızgara parametrelerinin kaydedilmesine yönelik protokollerin standardizasyonu.
- Izgara kutusunun yeniden merkezlenmesi ve kalıntıya özgü analizler dahil olmak üzere, 1NMK dışındaki farklı reseptör sistemleri için adaptasyon değerlendirmeleri.
- Sınırlamalar arasında kuvvet alanı doğruluğuna (CHARMM 36) olan bağımlılık ve nadir bağlanma olaylarını yakalamak için gereken simülasyon zaman ölçekleri yer almaktadır.
