Аннотация 2
Определения, обозначения и сокращения 5
Введение 7
1 Литературный обзор 8
1.1 Циклин-зависимые киназы 8
1.2 Биологическая роль CDK8 11
1.3 Роль CDK8 в патогенезе рака 16
1.4 Молекулярное моделирование 18
1.5 Удачные кейсы открытия ингибиторов CDK8 33
2 Результаты и их обсуждение 48
2.1 Аннотирование и подготовка библиотеки лигандов 49
2.2 Белковые мишени и нативный докинг 52
2.3 Виртуальный скрининг и анализ результатов 62
2.4 Идентификация соединений-хитов 75
2.5 In vitroисследование 77
3 Экспериментальная часть 80
3.1 Компьютерное моделирование 80
3.2 Биологические исследования 82
Заключение 83
Список используемой литературы 86
Приложение А Результат виртуального скрининга библиотеки коммерческих соединений в комплекс CDK8/Cyclin C 100
Приложение Б Результат in vitroисследования библиотеки коммерческих соединений 139
На сегодняшний день, разработка низкомолекулярных ингибиторов различных киназ, принимающих участие в патогенезе рака и других заболеваний - это одна из активно-развивающихся областей медицинской химии. Среди множества открытых и описанных учеными белковых мишеней, одними из популярных и важных на протяжении как последнего десятилетия, так и в настоящее время являются различные типы циклин- зависимых киназ.
В данной выпускной квалификационной работе особое внимание уделено CDK8 в качестве белковой мишени, так как данная киназа, функционируя вместе с CycC, является одним из важнейших регуляторов транскрипции, обуславливающих образование многих онкогенов в клетке, и, следовательно, приводящих к появлению и дальнейшему развитию различных видов онкологических заболеваний.
Показано, что CDK8 имеет достаточно разнообразную биологическую роль, а именно, она участвует во множестве сигнальных путей , гиперактивация которых опосредует развитие широкого круга раковых заболеваний.
Цель работы: поиск новых хемотипов ингибиторов CDK8.
Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:
1) выбор, аннотирование и подготовка различных виртуальных библиотек коммерчески-доступных соединений;
2) выбор и подготовка белковых структур CDK8, анализ режимов связывания известных ингибиторов;
3) проведение виртуального скрининга библиотек; анализ его результатов и идентификация хитов;
4) осуществление in vitroисследования на линиях колоректального рака с целью выявления активных соединений.
По результатам проделанной работы можно прийти к следующим выводам:
- были проведены подготовка кристаллических комплексов и анализ режимов связывания различных ингибиторов с CDK8/CycC, в результате чего идентифицированы ключевые взаимодействия и структурные закономерности, обуславливающие аффинность. Сайт CDK8 имеет вытянутую узкую форму, уходит далеко вглубь структуры белка, состоит из глубинной и поверхностной частей. Для большинства ингибиторов идентифицирован следующий паттерн связывания: образование водородных связей с остатками Lys52 и Ala100 в поверхностной части кармана, расположение гидрофобных групп в глубинной и взаимодействие с Glu66 и Asp 173 в шарнирной области;
- проведен виртуальный скрининг 4 различных библиотек киназных ингибиторов, идентифицировано 184 коммерчески-доступных хита. В качестве лидирующих хемотипов выделены [1,2,4] триазоло[1,5- а]пиримидин-7-ил)тио)фенил)-3-арил-мочевины и 1 -(3-(2-(пиридин-4-ил)- 3Я-имидазо[4,5-^]пиридин-3-ил)алкил)-3-арил-мочевины, показывающие
лучшие значения скоринговой функции XP GScore -14.216 ккал/моль и - 14.154 ккал/моль, соответственно (XP GScore нативного лиганда = -17.130 ккал/моль, PDB ID: 6TPA);
- все соединения лидеры располагают гидрофобные фенильные кольца в глубинной части кармана, мочевинный мотив обеспечивает связь с Glu66/Asp173 в шарнирной области, а гетероциклическая составляющая является акцептором водородной связи для Ala100;
- также анализ результатов стыковки показал, что все хиты полностью воспроизводят режимы связывания известных ингибиторов по части взаимодействия с Ala100, Glu66, Lys52 и Asp 173, но не с Lys52 с поверхностной части сайта; модификация структур соединений-хитов для возвращения связывания с данным остатком представлено в качестве первичной точки дальнейшей SAR-отпимизации;
- проведено in vitroисследование для выявленных хитов, цитотоксический эффект на клеточных линиях колоректального рака (SW837, SW948 и HCT116) продемонстрировало 28 соединений, большая часть которых относится к [1,2,4] триазоло [1,5-а]пиримидин-7ил) тио) фенил)- 3-арил-мочевинам;
- проведенный in silicoскрининг демонстрирует превосходный Hit Rate = 15.217 %;
- полученные данные имеют большое значение для текущих научных проектов Центра медицинской химии в области разработки новых киназных ингибиторов; результат данной работы - вклад в расширение химического пространства низкомолекулярных модуляторов CDK8.
