Молекулярное моделирование связывания лиганда с активным центром холинэстераз

• Автор: Белинская, Дарья Александровна
• Шифр специальности: 03.01.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 80 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Список сокращений

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Холинэстеразы различных организмов

1.1.1. Нетипичные ацетилхолинэстеразы

1.1.2. Нетипичные бутирилхолинэстеразы

1.2 Механизм взаимодействия ХЭ с лигандами

1.2.1. Взаимодействие с субстратами

1.2.1.1. Первая стадия - образование продуктивного фермент-субстратного комплекса

1.2.1.2. Вторая стадия - ацилирование фермента

1.2.1.3. Третья стадия - деацилирование фермента
1.2.2 Взаимодействие ХЭ с обратимыми ингибиторами
1.2.3. Взаимодействие ХЭ с необратимыми ингибиторами
1.2.3.1. Первая стадия - образование фермент-ингибиторного
комплекса
1.2.3.2 Вторая стадия - фосфорилирование фермента
1.2.3.3. Дефосфорилирование фермента
1.3. Структура холинэстераз
1.3.1. Эстеразный пункт
1.3.2. Анионный сайт
1.3.3. Оксиапионная полость
1.3.4. Ацильная петля
1.3.5. Периферический анионный сайт. Омега-петля
1.4. Молекулярное моделирование биологических молекул
1.4.1. Молекулярный докинг
1.4.2. Молекулярная динамика
ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Силовые поля и минимизация энергии
2.2. Расчет аффинностей
2.3. Реализация методов и программное обеспечение

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ
3.1. Особенности сорбции АХ и его аналогов в активные центры ХЭ по данным молекулярного моделирования
3.2. Теоретический конформационный анализ аналогов АХ с различной структурой ацильной части и холинового фрагмента
3.3. Роль электростатических взаимодействий в процессе сорбции лигандов в активные центры холинэстераз по данным молекулярного моделирования
3.4. Изучение механизма действия необратимого катионсодержащего ингибитора холинэстераз
ГЛАВА 4. ОБСУЖДЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Список сокращений
PDB Protein Data Bank (Брукхэйвенский банк данных белковых структур)
АХ - ацетилхолин
АХЭ - ацетилхолинэстераза
БзХ - бензоилхолин
БуХ - бутирилхолин
БуХЭ - бутирилхолинэстераза
МеХ - метилхолин
МФФХ — метилфторфосфорилхолин
ПАС - периферический анионный сайт
ПрХ - пропионилхолин
ПрХЭ - пропионилхолинэстераза
РСА - рентгеноструктурный анализ
ТМА - тетраметиламмоний
ФОИ - фосфорорганический ингибитор
ФоХ -формилхолин
ХЭ - холинэстераза
ЯМР — ядерный магнитный резонанс
нм - нанометр
не - наносекунда
пс — пикосекунда
необходимо для прохождения реакции холинэстеразного гидролиза [71, 98, 99]. Таким образом, все характеристики полученных методом молекулярного докинга комплексов позволяют выделить их в качестве кандидатов в продуктивные.
На следующем этапе стабильность предполагаемых продуктивных комплексов АХ с АХЭ и БуХЭ проверялась методом молекулярной динамики. Для обоих ферментов длина симуляции составила 5000 пс. По полученным траекториям были построены зависимости от времени расстояний между карбонильным атомом АХ и гидроксилом каталитического серина, а также между атомом азота субстрата и бензольным кольцом триптофана. Для упрощения графической визуализации по полученным зависимостям была построена аппроксимирующая кривая, период усреднения составил 50 точек (рис. 3.1.5).
Анализ представленных графиков показал, что комплекс АХ-АХЭ стабилен на протяжении всего периода симуляции, положение триметиламмониевой группы и ацильной части АХ жестко закреплено в активном центре фермента.

Время (пс)
Время (пс)
Рисунок 3.1.5. Зависимость расстояния между карбонильным атомом АХ и атомом кислорода депрогонированного каталитического серина (черная линия), а также между атомом азота субстрата и бензольным кольцом триптофана (серая линия) ферментов ацетилхолинэстеразы (а) и бутирилхолинэстеразы (б).
Комплекс АХ-БуХЭ остается стабильным всего лишь на протяжении 150 пс, затем молекула субстрата покидает активный центр фермента. Однако известно, что время, за которое проходит реакция ацилирования, составляет порядка 10 пс, то есть продуктивное