CC BY
0я А SsSEsE ФИЗИКА БИОЛОГИЧЕСКИХ И МЕДИЦИНСКИХ ПРИЛОЖЕНИЙ
Идентификация активного центра первичной структуры бычьего коллагена I типа с помощью AutoDock 4
Иванькова Ю.И.
Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС», Москва
Е-mail: i@ivaiull.ru
DOI: 10.24412/cl-35673-2024-1-172-174
Коллаген I типа является одним из наиболее распространённых типов белка. Он содержится в коже, костях, сухожилиях, роговице и соединительных тканях человека. Коллаген представляет собой структуру тройной спирали с повторяющимися триплетными единицами Gly-X-Y [1].
Коллаген широко применяют в биомедицине: для доставки лекарств, замещения стекловидного тела, покрытия протезов, восстановления костной ткани, в качестве шовного материала. Идеальная повязка для ран должна обладать преимуществами гидрофильности, антибактериальной активности, водопоглощающей способности, контролируемых механических свойств, биосовместимости и воздухопроницаемости.
Коллаген обладает превосходными гемостатическими свойствами, низкой иммуногенностью, биоразлагаемостью и способностью стимулировать деление клеток. Однако традиционная коллагеновая мембрана имеет много недостатков, таких как плохие механические свойства, плохая термическая стабильность, быстрая деградация и т.д., что ограничивает ее более широкое применение в этих областях [2].
Одним из способов устранения указанных дефектов является комбинирование коллагена с биоразлагаемыми синтетическими полимерами, например, полилактид (PLA), поликапролактон (PCL), полиуретан (PU) и др. Они имеют контролируемую скорость деградации, хорошую работоспособность, превосходные механические свойства, нетоксичные побочные эффекты. Положительный эффект взаимодействия биополимеров с коллагеном упоминается во многих статьях, например, в [3-5].
Главной задачей работы является выявление активного центра тройной спирали коллагена I типа при взаимодействии с
ШКОЛА-КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЁНЫХ
, «ПРОХОРОВСКИЕНЕДЕЛИ-
22-24 октября 2024 г.
антибиотиками в шовном материале на основе поликапролактона. В качестве антибактериальной добавки мы изучили тетрациклин и бацитрацин. На выбор антибактериальной добавки повлиял тот факт, что данные лекарственные средства являются наиболее часто используемыми антибиотиками широкого спектра действия.
В качестве коллагена нами был выбран бычий коллаген I типа, как наиболее упоминаемый в подобных исследованиях [2, 6-7]. Структура COL1A1 P02453 была взята из открытого банка данных AlphaFold Protein structure DataBase [8]. Тройную спираль выбранного бычьего коллагена I типа получили с помощью веб-сервиса AlphaFold server [9] от компании DeepMind. Результаты моделирования тройной спирали представлены на рис. 1.
Рис. 1. Тройная спираль бычьего коллагена I типа, полученная с помощью веб-сервиса AlphaFold server.
С помощью пакета AutoDock 4 [10] был проведен молекулярный докинг, где в качестве макромолекулы была выбрана тройная спираль бычьего коллагена I типа, а лигандами выступали выбранные антибиотики. Были обнаружены активные центры и сайты связывания. Дана характеристика взаимодействиям.
Автор выражает благодарность научным руководителям, к.ф.-м.н. Сорокиной Л.Ю. и д.ф.-м.н. Сорокину П.Б. за постановку научной задачи, помощь в измерениях и обсуждение результатов.
Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках Программы
я А EsSEsE ФИЗИКА БИОЛОГИЧЕСКИХ И МЕДИЦИНСКИХ ПРИЛОЖЕНИЙ
повышения конкурентоспособности НИТУ МИСИС (проект № К6-2022-041). Расчеты проводились на суперкомпьютерном кластере, предоставленном лабораторией «Моделирования и разработки новых материалов» НИТУ МИСИС, и межведомственном суперкомпьютерном центре Российской академии наук.
1. Holmes D.F., et al., Current topics in developmental biology. 2018, 130, 107-142.
2. Bhovi V.K., Melinmath S. P., Gowda R. Mini Reviews in Medicinal Chemistry. 2022, 22(16), 2081-2101.
3. Kotcharat P. et al. Sustainable Chemistry and Pharmacy. 2021, 20, 100404.
4. Herrero-Herrero M. et al. Polymer Testing. 2021, 103, 107364.
5. Zhao L. et al. Materials Science and Engineering: C. 2021, 118, 111441.
6. Chandika P. et al. Materials Science and Engineering: C. 2021, 121, 111871.
7. Safari B. et al. European Polymer Journal. 2022, 171, 111220.
8. https://alphafold.ebi.ac.uk/entry/P02453
9. https://alphafoldserver.com/
10.https://autodock.scripps.edu/
