Аннотация 2
Введение 7
1 Литературный обзор 9
1.1 Активный сайт ROCK I/II 11
1.2 Сигнальный путь ROCK I/II 13
1.3 Ингибиторы Rho-киназ на основе изохинолина 14
1.4 Ингибиторы Rho-киназ на основе пиридина 17
1.5 Ингибиторы Rho-киназ на основе пиразола 18
1.6 Ингибиторы Rho-киназ на основе тиазола 22
1.7 Ингибиторы Rho-киназ на основе 7-азаиндола 30
1.8 Ингибиторы Rho-киназ на основе хинозолинона 32
2 Результаты и их обсуждение 39
2.1 Выбор белковой мишени 39
2.2 Подготовка структур 40
2.3 Оценочные функции 40
2.4 Анализ результатов нативного докинга 42
2.5 Идентификация ключевых паттернов связывания 42
2.6 Докинг комбинаторной библиотеки 50
3 Экспериментальная часть 58
3.1 Подготовка молекулы белка 58
3.2 Нативный докинг 58
3.3 Подготовка комбинаторной библиотеки 58
3.4 Молекулярный докинг 59
Заключение 60
Список используемой литературы 61
Приложение А Результаты нативного и молекулярного докинга 65
На сегодняшний день одним из главных направлений современной медицинской химии является поиск и разработка низкомолекулярных органических соединений, способных к ингибированию протеинказ. Примерами таких структур могут послужить высокоэффективные ингибиторы Rho-киназы, которая реализует свои функции практически во всех клетках организма, несмотря на разнообразие протекающих в них процессов.
Мультифункциональность ROCK обусловлена, прежде всего, ее влиянием на организацию цитоскелета. Высокая активность ROCK характерна для пролиферирующих и мигрирующих клеток. В дифференцированных клетках ROCK участвует в регуляции специфических клеточных функций, таких как гладкомышечное сокращение или эндотелиальная секреция. Увеличение активности ROCK приводит к повышению тонуса сосудов, что создает риск нарушения кровоснабжения жизненно важных органов и повышения артериального давления с последующим развитием таких серьезных осложнений, как инсульт головного мозга, инфаркт миокарда, отек легких. Активность киназы включается, когда Rho-GTP связывается с Rho-связывающим доменом ROCK, нарушая аутоингибирующее взаимодействие внутри ROCK, которое высвобождает киназный домен, потому что ROCK больше не сворачивается внутримолекулярно [1].
Rho-киназа, одна из наиболее известных представителей семейства серин/треониновых протеинкиназ [2], является эффектором для GTPазы Rho. Ингибиторы Rho-киназы являются потенциальными терапевтическими агентами для лечения различных заболеваний, включая гипертензию, глаукому [3], эректильную дисфункцию и онкологические заболевания [4]. ROCK- важный регулятор клеточного роста, миграции, метаболизма и апоптоза. ROCK имеет две изоформы: ROCK-I и ROCK-II, которые являются высокогомологичными. ROCK-I в основном экспрессируется в легких , печени , селезенке , почках и яичках . Однако ROCK-II распространяется в основном в головном мозге и сердце [5].
Цель работы:
Анализ структурных закономерностей связывания существующих ингибиторов ROCK1/2 и поиск новых типов, их конструирование.
Задачи:
1. подбор, ранжирование и подготовка белковых структур;
2. анализ особенностей связывания существующих ингибиторов ROCK;
3. конструирование виртуальной библиотеки ингибиторов ROCK;
4. молекулярный докинг и анализ его результатов.
С помощью молекулярного докинга были обнаружены качественные белковые структуры, позволяющие осуществлять качественное молекулярное моделирование;
С помощью инструментов молекулярного моделирования проанализированы структурные особенности ингибиторов ROCK. Соединения, содержащие тиазольный скаффолд отмечены как наиболее аффинные.
На основе полученных данных была сконструирована виртуальная библиотека и проведен ее молекулярный докинг. Найдено соединение-лидер 85, содержащее:
• центральный тиазольный скаффолд, обращенный атомом азота во внешнюю полость;
• 4-пиридиновый мотив в четвертом положении тиазола, связывающийся с ключевым Met;
• бензилзамещенный пиперазиновый линкер во втором положении тиазола, моделирующий амидный фрагмент в классических ингибиторах;
• ориентация бензила отличается от ожидавшейся - ароматический мотив ориентирован во внешнюю область.
Результаты докинга в некоторой степени соответствуют результатам in vitro тестов. Таким образом обнаружен новый хемотип ингибиторов Rho- киназ. Определены направления для дальнейшего развития:
• необходимо повысить изоформную селективность по отношению к ROCK2 путем взаимодействий с гейт-кипперами;
• необходимо добиться ориентации бензильного фрагмента соединения 85 в малый гидрофобный карман сайта путем ввода различных заместителей.
