Page 113 - Perdih, Andrej, Katja Lakota, Alja Prah. 2020. Strukture bioloških molekul. Univerzitetni učbenik z recenzijo in navodila za vaje. Koper: Založba Univerze na Primorskem.
P. 113
strukture bioloških molekul
Uporabljeno metodo virtualnega rešetanja moramo tudi validirati. Med validacijo metode VS
preverimo, kako se pod postavljenimi robnimi pogoji obnašajo molekule, za katere imamo tudi
eksperimentalne podatke, npr. kristalno strukturo kompleksa te molekule s proteinom. Tako
lahko direktno primerjamo eksperimentalne in izračunane vrednosti in s tem pridobimo nove
informacije, ki omogočajo nadaljnjo optimizacijo robnih pogojev pri rešetanju knjižnic
virtualnih molekul.
Primer
Bakterijski encim MurD ligaza, ki sodeluje v biosintezi peptidoglikana, ima določeno 3D kristalno
struktro proteina z vezanim inhibitorjem, ki so jo določili z metodo proteinske kristalografije. V
banki PDB jo najdemo pod oznako 2JFF. Metodo načrtovanja na osnovi strukture tarče,
molekusko sidranje, smo uporabili za virtualno rešetanje novih inhibitorjev. Metodo smo
validirali tako, da smo sidrali v aktivno mesto vezani inhibitor in primerjali dobljeno vezavno
pozo. Izkazalo se je, da pri danih pogojih sidranja lahko popolnoma reproduciramo vezavno
geometrijo. Nato smo validirali še uporabljeno metodo načrtovanja na osnovi aktivnih ligandov
3D farmakofornih modelov. Z uporabo kristalne strukture smo postavili na strukturi temelječ 3D
farmakoforni model. Nato smo prilegali na ta model molekulo inhibitorja, za katero smo
neodvisno zgradili več možnih konformacij. Rezultat prikazan spodaj pokaže, da smo z 3D
farmakofornim modelom uspeli reproducirati orientacijo, kot jo najdemo v aktivnem mestu v
kristalni strukturi.
Na koncu postopka virtualnega rešetanja analiziramo dobljene rezultate in izberemo spojine iz
preiskovane knjižnice, ki jih ovrednotimo s testi vrednotenja biološke aktivnosti na izbrano
tarčo, V primeru, da so bile spojine v knjižnici le virtualne, le-te predhodno še sintetiziramo.
Postopek virtualnega rešetanja je iterativen in del prej omenjenega cikla načrtovanja učinkovin,
saj novi eksperimentalni podatki, ki jih dobimo po testiranju izbranih spojin, vodijo v postavitev
novih pogojev rešetanja, dokler ne dobimo spojin z optimalno biološko aktivnostjo in želenimi
fizikalno kemijskimi lastnostmi.
3. MOLEKULSKO SIDRANJE
Molekulsko sidranje (ang. molecular docking) je metoda računalniško podprtega načrtovanja,
ki izračuna preferenčno konformacijo izbrane molekule, navadno majhne molekule liganda,
lahko pa tudi makromolekule v izbranem aktivnem mestu biološke makromolekule (tarče), ob
predpostavki, da le-ti tvorita stabilen kompleks (Slika 3A).
113
Uporabljeno metodo virtualnega rešetanja moramo tudi validirati. Med validacijo metode VS
preverimo, kako se pod postavljenimi robnimi pogoji obnašajo molekule, za katere imamo tudi
eksperimentalne podatke, npr. kristalno strukturo kompleksa te molekule s proteinom. Tako
lahko direktno primerjamo eksperimentalne in izračunane vrednosti in s tem pridobimo nove
informacije, ki omogočajo nadaljnjo optimizacijo robnih pogojev pri rešetanju knjižnic
virtualnih molekul.
Primer
Bakterijski encim MurD ligaza, ki sodeluje v biosintezi peptidoglikana, ima določeno 3D kristalno
struktro proteina z vezanim inhibitorjem, ki so jo določili z metodo proteinske kristalografije. V
banki PDB jo najdemo pod oznako 2JFF. Metodo načrtovanja na osnovi strukture tarče,
molekusko sidranje, smo uporabili za virtualno rešetanje novih inhibitorjev. Metodo smo
validirali tako, da smo sidrali v aktivno mesto vezani inhibitor in primerjali dobljeno vezavno
pozo. Izkazalo se je, da pri danih pogojih sidranja lahko popolnoma reproduciramo vezavno
geometrijo. Nato smo validirali še uporabljeno metodo načrtovanja na osnovi aktivnih ligandov
3D farmakofornih modelov. Z uporabo kristalne strukture smo postavili na strukturi temelječ 3D
farmakoforni model. Nato smo prilegali na ta model molekulo inhibitorja, za katero smo
neodvisno zgradili več možnih konformacij. Rezultat prikazan spodaj pokaže, da smo z 3D
farmakofornim modelom uspeli reproducirati orientacijo, kot jo najdemo v aktivnem mestu v
kristalni strukturi.
Na koncu postopka virtualnega rešetanja analiziramo dobljene rezultate in izberemo spojine iz
preiskovane knjižnice, ki jih ovrednotimo s testi vrednotenja biološke aktivnosti na izbrano
tarčo, V primeru, da so bile spojine v knjižnici le virtualne, le-te predhodno še sintetiziramo.
Postopek virtualnega rešetanja je iterativen in del prej omenjenega cikla načrtovanja učinkovin,
saj novi eksperimentalni podatki, ki jih dobimo po testiranju izbranih spojin, vodijo v postavitev
novih pogojev rešetanja, dokler ne dobimo spojin z optimalno biološko aktivnostjo in želenimi
fizikalno kemijskimi lastnostmi.
3. MOLEKULSKO SIDRANJE
Molekulsko sidranje (ang. molecular docking) je metoda računalniško podprtega načrtovanja,
ki izračuna preferenčno konformacijo izbrane molekule, navadno majhne molekule liganda,
lahko pa tudi makromolekule v izbranem aktivnem mestu biološke makromolekule (tarče), ob
predpostavki, da le-ti tvorita stabilen kompleks (Slika 3A).
113
