Аннотация 2
Введение 7
1 Литературный обзор 9
1.1 Молекулярные клеи 9
1.2 Молекулярный докинг 24
1.3 Лиганды цереблона 37
2 Результаты и их обсуждение 47
2.1 Выбор и подготовка белковых комплексов CRBN-POI 47
2.2 Подготовка и аннотирование коллекции лигандов 58
2.3 Индуцированная стыковка и анализ ее результатов 59
3 Экспериментальная часть 91
3.1 Компьютерное моделирование 91
3.2 Биологические испытания 92
Заключение 92
Список используемых источников 95
Приложение А Результаты экспериментальных исследований 106
Физическая близость двух и более белков, необходимая и достаточная для возникновения белок-белковых взаимодействий (PPIs), имеет важную роль в точном временном контроле транскрипции, различных сигнальных каскадах, локализации и деградации белков, а также во многих других биохимических процессах. Малые молекулы, способные индуцировать такое сближение макромолекул получили название молекулярные клеи (MG).
Основная концепция MGs заключается в облегчении белок-белковых взаимодействий между двумя и более белками за счет образования комплекса между белком интереса (POI) и интерфейсом другого белка. В настоящее время молекулярные клеи активно используются в качестве инструмента для направленной деградации белков. Некоторые из них уже вступили в фазу клинических испытаний как противораковые агенты.
Убиквитин протеасомная система UPS используется для направленной деградации белков. Её суть состоит в том, что целевой субстрат подвергается процессу полиубиквитирирования, который катализирует Е3 лигаза, после чего меченый белок перемещается в протеасому для деградации. В данном контексте преимущество MG заключается в том, что они позволяют стимулировать взаимодействия лигаза-субстрат, тем самым расширяют область деградации, действия новых мишеней.
Стоит подчеркнуть, что параллельно концепции MG для направленной деградации белков так же используются PROTAC - гетеробифункциональные молекулы, которые способствуют возникновению близости между лигазным комплексом и белком интереса за счет наличия двух аффинных лигандов.
Актуальность темы исследования связана с существенным прогрессом в области рационального открытия молекулярных клеев и идентификации мишеней их воздействия. Тем не менее, существующие исследования уже показали потенциальную ценность данной стратегии в лечении ряда заболеваний. Они подчеркивают необходимость дальнейшего исследования и развития данного подхода.
Цель работы: осуществление in silicoоценку коллекции соединений Центра медицинской химии с точки зрения возможности проявления активности молекулярного клея IKZF1-CRBN.
Для достижения данной цели нами были поставлены следующие задачи:
1. Отбор, подготовка тройных комплексов POI-MG-CRBN, анализ режимов связывания и белок-белковых взаимодействий;
2. Подготовка и аннотирование различных виртуальных библиотек лигандов CRBN из коллекции Центра медицинской химии;
3. Проведение индуцированного докинга подготовленных наборов в отобранные структуры; анализ его результатов;
4. Проведение оценки влияния отобранных соединений на жизнеспособность клеток ММ и аффинности по отношению к Е3-лигазе CRBN.
По результатам проделанной работы можно сделать следующие выводы:
- проведен отбор и подготовка белок-белковых комплексов Е3-лигазы CRBN с фактором транскрипции IKZF1, содержащих различные молекулярные клеи, а также анализ режимов связывания кристаллических лигандов;
- несколько библиотек лигандов CRBN были подвергнуты процедуре индуцированной стыковки в отобранные комплексы 6Н0F(помалидомида) и 8D80 (ибердомид). анализ результатов докинга позволил идентифицировать ряд из 32 структур, предположительно обладающих активностью молекулярного клея: в основном различные сульфоны и сульфиды из библиотеки L1. Все они по сравнению с нативным лигандом (61I0F; помалидомид) продемонстрировали более низкие или сопоставимые значения скоринговой функции XP GScore 9.1¬10.6 и комбинированной оценки энергетики комплекса IFD Score 847.0-852.5. Более того, анализ белок-белковых взаимодействий в полученных позах показал увеличение взаимной комплементарности поверхностей интерфейса IKZF1- CRBN, а также образование новой межбелковой водородной связи Asn351;
- особое предпочтение было отдано соединениям, содержащим сульфо-группу, так как они практически полностью воспроизводят режим связывания нативных лигандов, а именно, в отличие от сульфидных аналогов, могут образовывать водородную связь с остатком Asn351;
- в рамках текущего проекта Центра медицинской химии некоторые из исследуемых соединений были синтезированы и проведена оценка их влияния на жизнеспособность клеток множественной миеломы человека, а также определена аффинность к Е3-лигазе CRBN. Сульфон-содержащие аналоги талидомида демонстрируют цитотоксический эффект в диапозоне 5.2-6.8 мкмоль и 5-6.5 мкмоль на линиях MOLP-8 и KMS-12 PE, соответственно; сульфиды же не обладают подобной активностью. Выявленные соединения могут быть использованы в ходе будущих проектов Центра медицинской химии в области направленного протеолиза.
