Компьютерное конструирование ферментативных систем, обеспечивающих синтез макролидов с заданными свойствами

• Автор: Сергейко, Анастасия Павловна
• Шифр специальности: 03.00.28
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 112 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Макролиды

1.1.1. Биологическая активность и механизм действия макролидов

1.1.2. Биосинтез макролидов

1.1.3. Комбинаторный биосинтез.

1.2. Генерация и виртуальный скрининг библиотек химических структур.

1.2.1. Способы описания химической структуры.

1.2.2. Методы отбора структур

1.2.3. Виртуальные библиотеки поликетидов и их скрининг

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Компьютерная программа Вюепега1ог для генерации виртуальных библиотек макролидов и описаний синтезирующих их ферментативных, систем.
3.2. База данных по структурным формулам макролидов и соответствующим им биологическим активностям.
3.3. Прогноз биологической активности макролидов
3.3.1. Оценка точности прогноза биологической активности макролидов для различных обучающих выборок
3.3.2. Оценка точности прогноза биологической активности макролидов на тестовой выборке
3.3.3. Оценка точности прогноза биологической активности полусинтетических аналогов эритромицина.
3.4. Генерация и скрининг виртуальной библиотеки аналогов эритромицина.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ГО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ .
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Полностью охарактеризованы генные кластеры, отвечающие за синтез авермектииа 7, спинозииа 8, 9, мицинамицина , сорафена . Методами комбинаторного биосинтеза можно изменять количество и набор доменов и модулей в РК8, влиять на постполикетидные модификации макролактонового кольца, и, таким образом, изменять структуру синтезируемого РКБ макролида. Микроорганизмовпродуцентов невозможно. Также заранее неизвестно, будут ли синтезируемые ими вещества проявлять требуемую биологическую активность. Таким образом, является актуальной разработка компьютерного метода, позволяющего отбирать среди множества возможных вариантов макролидов структуры с требуемыми свойствами и определять состав необходимых для их биосинтеза ферментативных систем. В настоящее время в литературе описано две попытки использования компьютерных методов для рационального поиска новых соединений из группы макролидов. М.А. АбаешББОП Н. РКВР В этих работах генерация структур ограничивалась аналогами определенных макролидов, а в основе алгоритма отбора лежал механизм действия базового вещества. Сопга1егЬеег Т и соавторы описывают метод генерации структур поликетидов и последовательностей ферментов в РК8 типа I, который позволяет получить все возможные молекулы. Однако генерируемые структуры не замкнуты в цикл, и поэтому значительно отличаются от поликетидов, продуцируемых бактериями в живой природе . Предлагаемый нами подход состоит в генерации т яШсо структур макролидов в соответствии с механизмом их биосинтеза и последующем анализе полученных виртуальных библиотек на основе компьютерного предсказания биологической активности. Для структур макролидов определяется количество модулей, их последовательность и набор доменов в каждом модуле РКБ типа I, которые обеспечивают синтез отобранных соединений, то есть конструируется ферментативная система, необходимая для биосинтеза определенной структуры. Предлагаемый метод может существенно сократить число экспериментов и повысить эффективность поиска новых биологически активных макролидов. Разработка метода конструирования т бШсо ферментативных систем синтеза макролидов, генерации соответствующих комбинаторных библиотек вторичных мегаболитов и отбора тех вариантов ферментативных систем, которые обеспечивают получение веществ с заданным профилем биологической активности. Создание компьютерной программы для генерации виртуальных библиотек структурных формул макролидов и описаний синтезирующих их ферментативных систем. Создание базы данных, содержащей информацию о структуре и биологической активности макролидов. Оценка применимости используемого метода прогноза биологической активности для предсказания биологической активности макролидов. Апробация предложенного метода на примере 1енерации и скрининга виртуальной библиотеки аналогов эритромицина. Предложен оригинальный подход к конструированию доменного состава ферментативных систем, обеспечивающих синтез новых макролидов с требуемым профилем биологический активности. Впервые создана компьютерная программа Вепега1ог, позволяющая генерировать виртуальные библиотеки структур макролидов и описания синтезирующих их ферментативных систем. Впервые создана база данных, содержащая информацию о структуре и видах биологической активности более макролидов. Предложенный метод обеспечивает возможность конструирования новых биологически активных структур макролидов и необходимых для их биосинтеза последовательностей доменов в модульных РКБ. Сконструированные ферментативные системы могут быть реализованы в бактерияхпродуцентах с помощью методов генной инженерии. Описанный метод дает возможность рационального планирования генноинженерных экспериментов по модификации бактерийпродуцентов макролидов. Применение описанного подхода позволит значительно сократить число экспериментов по получению структур макролидов и тестированию их биологической активности и, следовательно, существенно снизить временные и финансовые затраты при поиске новых лекарственных препаратов группы макролидов.