11ИССЛЕДОВАНИЕ МОЛЕКУЛЯРНОЙ СТЫКОВКИ ФЛУДАРАБИНФОСФАТА С ЛИМФОЦИТ-СПЕЦИФИЧЕСКОЙ
КИНАЗОЙ LCK 1QPC
2 ??
С.Н. Шахаб , М.А. Ханчевский , Е.И. Квасюк
белорусский государственный университет, г. Минск, Беларусь МГЭИ им. А.Д. Сахарова БГУ, г. Минск, Беларусь E-mail: maks.khanchevskiy@bk.ru
Аннотация: Молекулярный анализ стыковки - важный инструмент для разработки лекарств и молекулярной структурной биологии. Целью молекулярного стыковочного анализа является прогнозирование предпочтительного места связывания, аффинности и активности молекул лекарства и их белковых мишеней. Проведено полное квантово-химическое моделирование флударабинфосфата методом B3LYP/6-311+G**. Молекулярным докингом установлено, что флударабинфосфат способен разрушить белковую структуру вируса иммунодефицита человека10РС.
Ключевые слова: молекулярный докинг, неэмпирический метод, флударабинфосфат.
Lck (англ. Lymphocyte kinase (Lck)) — протеин из группы тирозинкиназ, фосфорилирующий тирозиновые остатки клеточных белков-мишеней в Т-лимфоцитах.
Экспрессия Lck специфична для Т-лимфоцитов. Молекулы Lck ассоциируются с цитоплазматической частью ко-рецепторов CD4 и CD8 в Т-хелперах и Т-киллерах, соответственно, и вовлечены в передачу сигнала от Т-клеточного рецептора. При взаимодействии Т-клеточного рецептора со специфическим антигеном происходит активация Lck, которая фосфорилирует внутриклеточные участки ко-рецептора CD3 и Ç-субъеденицы Т-клеточного рецептора, что в дальнейшем приводит к их взаимодействию с другой цитоплазматической тирозинкиназой ZAP-70. Lck также способна фосфорилировать и активировать молекулы ZAP-70, которые, в свою очередь, фосфорилируют следующий элемент сигнальной цепи - LAT. LAT представляет собой трансмембранный протеин, служащий платформой для взаимодействия важных Т-клеточных сигнальных молекул, таких как фосфоинозитид-3-киназа или фосфолипаза C. Каскад фосфорилирования тирозина, инициированный Lck и Fyn, завершается внутриклеточной мобилизацией ионов кальция (Ca +) и активацией важных сигнальных каскадов в лимфоцитах.
Флударабинфосфат представляет собой бимодифицированный пуриновый нуклеотид, являющийся антиметаболитом природного соединения аденозин-5'-монофосфата (AMP). В гетероциклической части, в положении С-2 вместо атома водорода присутствует атом фтора, а углеводный фрагмент представлен D-арабинофуранозой вместо D-рибозы. Полное химическое название соединения - (9-В-В-арабинофуранозил)-2-фтораденин-5'-монофосфат (araFAMP).
Присутствие атома фтора в положение С-2 пуринового гетерооснования в молекуле нуклеозида araFA способствует устойчивости соединения к действию аденозиндезаминазы и появлению высокой биологической активности. Однако, araFA не нашёл широкого применения из-за его низкой растворимости. Фосфорилирование araFA приводит к его 5'-монофосфату araFAMP, обладающему большей растворимостью. Это позволило создать противоопухолевые препараты именно на его основе. В клетках под действием специфичных нуклеотидкиназ флударабинфосфат превращается в 5'-трифосфат (araFATP), являющийся его активным метаболитом. Образовавшийся трифосфат, обладает широким спектром биологической активности [1]. Так araFATP замедляет синтез ДНК не только посредством внедрения в неё вместо природного метаболита -аденозинтрифосфата (ATP), но также путём ингибирования ДНК-полимеразы. Одновременно с этим araFATP действует на РНК-полимеразу, что приводит к ингибированию синтеза белка в опухолевых клетках. В экспериментах in vitro показано, что он активирует апоптоз не только в растущих, но и покоящихся лимфоцитах больных хроническим лейкозом. Наиболее выраженной активностью araFATP обладает в отношении лейкозных клеток. Эта избирательность терапевтического эффекта соединения связана, предположительно, как с селективностью его транспорта в лейкозные клетки, так и его более медленным выходом из них в сравнении с гемопоэтическими клетками [2]. На основании этих данных можно считать, что определенную роль в биологическую активность соединения вносят, как модифицированное гетероциклическое основание, так и углеводный фрагмент. Данное предположение подтверждается тем, что и нуклеозид araFA обладает аналогичным профилем биологической активности.
Химическая структура белка 1QPC взята из базы 3D структур белков: https://www.rcsb.org/. Из 6 предложенных структур, имеющих разрешение от 1 до 2А, выбрана молекула 1QPC с разрешением 1.80А. Выбранная модель была очищена от низкомолекулярных соединений, включённых в структуру белка. Для расчета стартовой геометрии выбран метод Amber99 программного пакета HyperChem 08 [3,4]. Для оптимизации геометрии белка выбраны следующие параметры: Algorithm - Steepest Descent, RMS gradient - 0.1 kcal/mol, maximum cycles - 23775.
В ходе проведения расчетов найдены 7 возможных комплексов, имеющих значения полных энергий от -1680.4468 до -782.1194 kcal/mol. Из полученных комплексов выбор сделан в пользу комплекса, имеющего наибольшее количество межмолекулярных водородных и стерических взаимодействий (рис. 1,2).
Рис. 1. Докинг между 1QPC и флударабинфосфатом
Рис. 2. Водородные связи между 1QPC и флударабин фосфатом
В результате проведенного анализа можно предположить, что образование водородных связей и стерических взаимодействий между молекулой флударабинфосфата и лимфоцит-специфической кинасой Lck способно привести к активации важных сигнальных каскадов в лимфоцитах.
Библиографический список
1. Morabito, F. Expression of CD 10 by B-chronic lymphocyte leukemia cells undergoing apoptosis in vivo and in vitro / F. Morabito et al. // Haematologica. 2003. V. 88. № 8. P. 864-873.
2. Johnson, S. A. Therapeutic potential of purine analogues combinations in the treatment of lymphoid malignancies / S.A. Johnson, W. Thomas // Hematol. Oncol. 2000. V. 18. P.141-153.
3. Sheikhi M. New derivatives of (E,E)-azomethines: design, quantum chemical modeling, spectroscopic (FT-IR, UV/Vis, polarization) studies, synthesis and their applications: experimental and theoretical investigations // J. Molecular Structure. 2018. Vol. 1152. P.368-385.
4. Shahab S. Synthesis, geometry optimization, spectroscopic investigations (UV/Vis, excited states, FT-IR) and application of new azomethine dyes // J. Molecular Structure. 2017. Vol. 1148. P. 134-149.
ГЕНОМНЫЕ И ПОСТГЕНОМНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ИЗУЧЕНИИ И ДИАГНОСТИКЕ ХЛАМИДИОЗОВ
В.А. Федорова
Саратовский научно-исследовательский ветеринарный институт - филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный исследовательский центр вирусологии и микробиологии» E-mail: feodorovav@mail.ru
Аннотация: В работе обсуждаются современные достижения в области биологии хламидий - патогенных микроорганизмов, способных вызывать острые и хронические хламидийные инфекции (хламидиозы) животных и человека. Показана определяющая роль современных методов молекулярной биологии, биоинформатики и математического моделирования в прояснении особенностей зоонозного происхождения, таксономического положения, современной классификации и значимости отдельных видов хламидий для этиологии вызываемых ими заболеваний. Представлены краткие сведения о новейших диагностических платформах, пригодных, в том числе, для быстрой идентификации некультивируемых форм возбудителя хламидиоза.
Ключевые слова: геномные технологии, хламидии, диагностика, математическое моделирование, биоинформатика, молекулярная биология.
Хламидиозы представляют собой группу заболеваний человека, сельскохозяйственных, домашних и диких животных, земноводных, птиц, рептилий, рыб и других представителей аквакультуры [1]. Как самостоятельная нозология заболевание (трахома) было известно в Египте и Китае и даже Древней Греции за несколько веков до н.э. Этиологическим фактором являются хламидии - древнейшие микроорганизмы, возраст которых был недавно определен с помощью молекулярных часов. Предполагается, что хламидии путем редуктивной эволюции могли эволюционировать от общего предка не позднее 700 млн лет назад [2].
Первооткрывателями возбудителя хламидиоза считаются S. Prowazek и L. Halberstädter, которые первыми в 1907 г. включили открытый ими микроорганизм, названный в их честь гальпровией, в таксон Chlamydozoa (от греч. «zoa» - та Z®a - животные). Интересно, что тот же микроорганизм под названием «бацилла пситтакоза» был описан еще в 1893 г. E. Nocard, выделившим его от больного попугая с пситтакозной инфекцией.
