Υπολογιστικά εργαλεία για την αναζήτηση νέων βιοδραστικών ενώσεων σε επιλεγμένους πρωτεϊνικούς στόχους

2017 ◽  
Author(s):  
Ευτυχία Κρίτση
Keyword(s):  
Molecular Dynamics ◽  
Molecular Docking ◽  
Virtual Screening ◽  
Molecular Dynamics Simulations ◽  
In Silico ◽  
Pharmacophore Modeling ◽  
Lead Optimization ◽  
Dynamics Simulations ◽  
Hiv 1

Στην παρούσα διατριβή πραγματοποιήθηκε εκτενής μελέτη για την αναζήτηση πρόδρομων βιοδραστικών ενώσεων (hits) από χημικές βιβλιοθήκες για τρείς βιολογικούς στόχους, μέσω της εφαρμογής εμπορικά διαθέσιμων in silico τεχνικών και μεθοδολογιών.Οι στόχοι που επιλέχθηκαν ανήκουν σε διαφορετικές κατηγορίες πρωτεϊνών με μεγάλο φαρμακευτικό ενδιαφέρον, που όμως παρουσιάζουν διαφορετικό επίπεδο ωριμότητας όσον αφορά την εφαρμογή υπολογιστικών εργαλείωνγια την ανακάλυψη νέων φαρμακευτικών ενώσεων. Συγκεριμένα, οι στόχοι που μελετήθηκαν είναι οι ακόλουθοι:•το ένζυμο της 14-α διμεθυλάσης της λανοστερόλης (CYP51) για την αναζήτηση νέων πρόδρομων βιοδραστικών ενώσεων με αντιμικροβιακές ιδιότητες,•το ένζυμο της HIV τύπου 1 πρωτεάσης (HIV-1 PR) για την αναζήτηση νέων πρόδρομων βιοδραστικών ενώσεων με αντι-HIV δράση,•ο διαμεμβρανικός υποδοχέας της Αγγειοτασίνης ΙΙ (ΑΤ1) για την αναζήτηση νέων πρόδρομων βιοδραστικών με αντιυπερτασική δράσηΟι κυριότερες τεχνικές που χρησιμοποιήθηκαν για την αναζήτηση πρόδρομων βιοδραστικών ενώσεων περιλαμβάνουν την Εικονική Σάρωση (Virtual Screening) με χρήση Φαρμακοφόρων Μοντέλων (Pharmacophore modeling), τη Μοριακή Πρόσδεση (Molecular Docking), την πρόβλεψη μοριακών ιδιοτήτων καθώς και Προσομοιώσεις Μοριακής Δυναμικής (Molecular Dynamics Simulations). Η στρατηγική που ακολουθήθηκε διαφέρει σημαντικά ανά στόχο όσον αφορά τη μεθοδολογική προσέγγιση και την επιλογή των υπολογιστικών εργαλείων-αλγορίθμων, δίνοντας έμφαση στη συμπληρωματικότητα των αποτελεσμάτων τους. Για την ανάδειξη των πρόδρομων βιοδραστικών ενώσεων, πραγματοποιήθηκαν in vitro βιολογικές δοκιμές των ενώσεων που προτάθηκαν μέσω των υπολογιστικών τεχνικών. Οι ενώσεις που επιλέχθηκαν παρουσίασαν ανασταλτική δράση (ή συγγένεια πρόσδεσης) σε ικανοποιητικό εύρος τιμών 102 nM–μΜ για να χαρακτηριστούν πρόδρομες βιοδραστικές. Μείζονος σημασίας είναι και το γεγονός ότι οι δομικοί σκελετοί των προτεινόμενων ενώσεων για κάθε στόχο, είναι διαφορετικοί τόσο μεταξύ τους όσο και συγκρινόμενοι με τα υφιστάμενα φαρμακευτικά μόρια. Ως εκ τούτου, μπορούν να αποτελέσουν κατάλληλα "υποστρώματα" για το επόμενο στάδιο που αφορά τη βελτιστοποίησή τους προς ενώσεις-οδηγούς (hit to lead optimization) και δυνητικά προς νέα φαρμακευτικά προϊόντα.

scholarly journals Discovery of Novel Tankyrase Inhibitors through Molecular Docking-Based Virtual Screening and Molecular Dynamics Simulation Studies

Molecules ◽  
2020 ◽  
Vol 25 (14) ◽  
pp. 3171 ◽  
Author(s):  
Vladimir P. Berishvili ◽  
Alexander N. Kuimov ◽  
Andrew E. Voronkov ◽  
Eugene V. Radchenko ◽  
Pradeep Kumar ◽  
...  
Keyword(s):  
Molecular Dynamics ◽  
Molecular Docking ◽  
Virtual Screening ◽  
Molecular Dynamics Simulations ◽  
Binding Energies ◽  
Dynamics Simulation ◽  
Ic50 Values ◽  
Energy Perturbation ◽  
Dynamics Simulations

Tankyrase enzymes (TNKS), a core part of the canonical Wnt pathway, are a promising target in the search for potential anti-cancer agents. Although several hundreds of the TNKS inhibitors are currently known, identification of their novel chemotypes attracts considerable interest. In this study, the molecular docking and machine learning-based virtual screening techniques combined with the physico-chemical and ADMET (absorption, distribution, metabolism, excretion, toxicity) profile prediction and molecular dynamics simulations were applied to a subset of the ZINC database containing about 1.7 M commercially available compounds. Out of seven candidate compounds biologically evaluated in vitro for their inhibition of the TNKS2 enzyme using immunochemical assay, two compounds have shown a decent level of inhibitory activity with the IC50 values of less than 10 nM and 10 μM. Relatively simple scores based on molecular docking or MM-PBSA (molecular mechanics, Poisson-Boltzmann, surface area) methods proved unsuitable for predicting the effect of structural modification or for accurate ranking of the compounds based on their binding energies. On the other hand, the molecular dynamics simulations and Free Energy Perturbation (FEP) calculations allowed us to further decipher the structure-activity relationships and retrospectively analyze the docking-based virtual screening performance. This approach can be applied at the subsequent lead optimization stages.

scholarly journals In silico chemical profiling and identification of neuromodulators from Curcuma amada targeting Acetylcholinesterase

2020 ◽  
Author(s):  
Md. Chayan Ali ◽  
Yeasmin Akter Munni ◽  
Raju Das ◽  
Marium sultana ◽  
Nasrin Akter ◽  
...  
Keyword(s):  
Molecular Dynamics ◽  
Molecular Docking ◽  
Molecular Dynamics Simulations ◽  
In Silico ◽  
Network Pharmacology ◽  
Chemical Profiling ◽  
Ache Inhibitors ◽  
Curcuma Amada ◽  
In Silico Admet ◽  
Dynamics Simulations

AbstractCurcuma amada or Mango ginger, a member of the Zingiberaceae family, has been revealed as a beneficiary medicinal plant having diverse pharmacological activities against a wide range of diseases. Due to having neuromodulation properties of this plant, the present study characterized the secondary metabolites of Curcuma amada for their drug-likeness properties, identified potent hits by targeting Acetylcholinesterase (AChE) and revealed neuromodulatory potentiality by network pharmacology approaches. Here in silico ADMET analysis was performed for chemical profiling, and molecular docking and molecular dynamics simulations were used to hit selection and binding characterizations. Accordingly, ADMET prediction showed that around 87.59% of compounds processed drug-likeness activity, where four compounds have been screened out by molecular docking. Guided from induced-fit docking, molecular dynamics simulations revealed phytosterol and curcumin derivatives as the most favorable AChE inhibitors with the highest binding energy, as resulted from MM-PBSA analysis. Furthermore, all of the four hits were appeared to modulate several signaling molecules and intrinsic cellular pathways in network pharmacology analysis, which are associated with neuronal growth survival, inflammation, and immune response, supporting their capacity to revert the condition of neuro-pathobiology. Together, the present in silico based characterization and system pharmacology based findings demonstrate Curcuma amada, as a great source of neuromodulating compounds, which brings about new development for complementary and alternative medicine for the prevention and treatment of neurodegenerative disorders.

scholarly journals Coumarin derivatives as acetyl- and butyrylcholinestrase inhibitors: An in vitro, molecular docking, and molecular dynamics simulations study

Heliyon ◽  
2019 ◽  
Vol 5 (4) ◽  
pp. e01552 ◽  
Author(s):  
Marwa N. Abu-Aisheh ◽  
Amal Al-Aboudi ◽  
Mohammad S. Mustafa ◽  
Mustafa M. El-Abadelah ◽  
Saman Yousuf Ali ◽  
...  
Keyword(s):  
Molecular Dynamics ◽  
Molecular Docking ◽  
Molecular Dynamics Simulations ◽  
Coumarin Derivatives ◽  
Dynamics Simulations
Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document