Tag Archives: докінг

Кінетичні закономірності інгібуючої дії тіакалікс[4]арену С-1087 на активність Mg(2+)-залежної Са(2+)-транспортуючої АТP-гідролази в плазматичній мембрані гладеньком’язових клітин

Т. О. Векліч1, О. В. Бевза1, О. В. Малюк1*, С. О. Костерін1,
Р. В. Родік2, С. Г. Вишневський2, В. І. Кальченко2

1Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
*e-mail: alexmaliukid@gmail.com;
2Інститут органічної хімії НАН України, Київ

Отримано: 05 листопада 2023; Виправлено: 04 січня 2024;
Затверджено: 01 лютого 2024; Доступно онлайн: 26 лютого 2024

Суспензія плазматичних мембран клітин міометрія, оброблена 0,1% розчином дигітоніну, була використана для вивчення кінетичних закономірностей інгібуючої дії тетра-N-фенілсульфоніл трифторацетамідин-тіакаліксарен (С-1087) на активність Са2+,Mg2+-АТРази. Дослідження продемонстрували вплив С-1087 на кумулятивний ефект та максимальну швидкість гідролізу АТР. Не виявлено впливу С-1087 на спорідненість Са2+,Mg2+-АТРази до АТР, а також спорідненість і кумулятивний ефект іонів Са та коефіцієнт активації іонів Ca та Mg. Суттєве зниження максимальної швидкості гідролізу АТР свідчить про повний неконкурентний механізм інгібування Са2+,Mg2+-АТРазної активності тіакалікс[4]арену. Комп’ютерне моделювання показало, що інгібуючий вплив тіакалікс[4]арену С-1087 на Са2+,Mg2+-АТPазу може бути зумовлений кумулятивним впливом чотирьох просторово орієнтованих N-сульфоніламідинових груп на верхньому ободі його макроциклічної платформи.

Комп’ютерне дослідження протеїнів отрути медоносної бджоли як потенційних інгібіторів Omicron SARS-CoV-2

H. A. Al-Madhagi1*, M. G. Saleh2

1Biochemical Technology Program, Faculty of Applied Sciences, Dhamar University, Yemen;
2Division of Microbiology, Biology Department,
Faculty of Applied Sciences, Dhamar University, Yemen;
*e-mail: bio.haitham@gmail.com

Отримано: 01 жовтня 2022; Виправлено: 07 листопада 2022;
Затверджено: 17 лютого 2023; Доступно онлайн: 17 лютого 2023

Через катастрофічні наслідки COVID-19 для населення планети необхідно постійно шукати нові способи боротьби з наявними інфекціями та щоденними смертельними випадками. Метою даного дослідження було вивчення ефективності впливу протеїнів отрути медоносної бджоли (HBV) на рецептор-зв’язувальний домен (RBD) шипоподібного протеїну за допомогою інструментів in silico. Послідовність 5 протеїнів HBV використовували для моделювання гомології за допомогою сервісу Phyre 2. Створені моделі протеїнів застосовували у протеїн-протеїновому докінгу проти глікопротеїнового рецепторного домену (RBD) Omicron Spike (PDB ID# 7T9L) із використанням платформ HDock та ClusPro, з подальшим прогнозуванням афінності зв’язування і встановленням особливостей взаємодії за допомогою веб-порталу PRODIGY та PDBsum. Виявлено, що всі досліджені протеїни HBV демонструють високий показник докінгу та профіль афінності зв’язування до RBD. За результатами досліджень протеїни HBV можуть бути застосовані як профілактичний та лікувальний засіб проти Omicron SARS-CoV-2.

Калікс[4]арен С-90 та його аналоги активують АТР-гідролазну активність субфрагмента-1 міозину міометрія

Р. Д. Лабинцева1, О. В. Бевза1, К. В. Литвин1, М. О. Боровик1,
Р. В. Родік2, В. І. Кальченко2, С. О. Костерін1

1Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
e-mail: labyntseva@biochem.kiev.ua;
2Інститут органічної хімії НАН України, Київ;
e-mail: vik@ioch.kiev.ua

Багато патологій репродуктивної системи в жінок є наслідком порушення скоротливої функції гладенького м’яза матки (міометрія). У зв’язку з цим виникає потреба в розробленні ефективних методів корекції таких порушень. Міозинова АТРаза перетворює хімічну енергію, депоновану в макроергічних зв’язках АТР, у механічну зі спрямованим рухом і локалізована в каталітичному домені субфрагмента-1 міозину. Показано, що калікс[4]арен С-90 та його структурні аналоги, які функціоналізовані на верхньому вінці макроциклу чотирма або принаймні двома N-фенілсульфонілтрифтор­ацетамідиновими групами, активують гідроліз АТР, каталізований субфрагментом-1 міозину міометрія. Методом комп’ютерного моделювання встановлено, що N-фенілсульфонілтри­фторацетамідинові  групи калікс[4]арену С-90 взаємодіють з амінокислотними залишками поліпептидного ланцюга субфрагмента-1 міозину, важливими для зв’язування, координації та здійснення процесу гідролізу АТР. Одержані результати у подальшому можуть бути використані в дослідженнях, спрямованих на використання калікс[4]арену С-90 та його аналогів як сполук, здатних ефективно нормалізувати скоротливу гіпофункцію міометрія.

Нові гібридні інгібітори РНК-полімерази фага Т7: синтез, докінг та скринінг in vitro

В. Г. Костіна, Л. Г. Пальчиковська, М. О. Платонов,
О. В. Васильченко, Н. А. Лисенко, І. В. Алексєєва

Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, Київ;
e-mail: L.Palchykovska@ukr.net

Розробленим нами методом синтезу одержано низку нових гібридних сполук, трициклічні фрагменти яких представлені акридоном, тіоксантоном та феназином, а біциклічні – такими азолами як бензимідазол, бензотіазол та бензоксазол. Скринінг одержаних похідних у модельній системі транскрипції ДНК-залежної РНК-полімерази фага Т7 (РНКП Т7) виявив три ефективні інгібітори синтезу РНК із показником IC50 8,9 мкМ, 5,7 мкМ та 19,8 мкМ. Методом молекулярного докінгу на моделі каталітичної кишені транскрипційного комплексу РНКП Т7 встановлено спосіб взаємодії синтезованих сполук із мішенню. Сітка зв’язків ліганду з консервативними амінокислотними залишками рецептора утворюється за рахунок Н-зв’язків та π-взаємодії з іоном Mg2+. Важливою структурною характеристикою, необхідною для прояву високої активності, є планарна геометрія гібридних молекул, що реалізується завдяки внутрішньомолекулярним Н-зв’язкам.

Каліксаренметиленбіс-фосфонові кислоти як перспективні ефектори біохімічних процесів

С. В. Комісаренко1, С. О. Костерін1, Е. В. Луговськой1, В. І. Кальченко2

1Інститут біохімії ім. О.В.Палладіна НАН Україны, Київ;
e-mail: kinet@biochem.kiev.ua;
2Інститут органічної хімії НАН України, Київ;
e-mail: vik@ioch.kiev.ua

Ця робота – результат міждисцип­лінарного дослідження, виконаного спільно співробітниками Інституту біохімії ім. О. В. Палладіна та Інституту органічної хімії НАН України і присвячена аналізу дії деяких каліксаренметиленбісфосфонових кислот (циклічних олігомерів фенолів) на два добре відомих біохімічних процеси: Mg2+-залежний ензиматичний гідроліз АТР (що каталізується субфрагментом 1 міозину міометрія) та на полімерізацию фібрину.
Молекула калікс[4]арену С-97 має макроциклічну структуру, містить внутрішньо­молекулярну ліпофільну «чашу», яка сформована з чотирьох ароматичних циклів, один з яких на верхньому вінці містить метиленбісфосфонову групу. Зазначений каліксарен, використаний в концентрації 100 мкМ, ефективно інгібує АТРазну активність субфрагмента-1 міозина міометрія (коефіцієнт інгібування І0,5 = 83 ± 7 мкM). У той же час цей каліксарен спричинює істотне (щодо контрольного значення) збільшення величини гідродинамічного діаметра молекули субфрагмента-1, що опосередковано вказує на утворення міжмолекулярного комплексу між каліксареном та голівкою міозину. Результати комп’ютерного моделювання, які було проведено із використанням технології докінгу та методів молекулярної динаміки, вказують на те, що у стабілізації зазначеного молекулярного комплексу істотне місце належить гідрофобним, електростатичним та π-π-стекінг взаємодіям. Одержані результати, із урахуванням низької токсичності каліксаренів та їхньої здатності проникати в клітини, можуть бути перспективними для подальшої розбудови високоефективних регуляторів (на рівні АТР-залежної взаємодії актину та міозину) скоротливої активності гладеньких м’язів.
Досліджено вплив на полімеризацію фібрину калікс[4]аренів, які містять два або чотири метиленбісфосфонові групи на верхньому вінці макроциклу. Найпотужнішим інгібітором виявився калікс[4]арентетрабіс-метиленбісфосфонова кислота (C-192). Максимальна швидкість полімеризації фібрину в системі фібриноген+тромбін зменшувалась на 50% за концентрації каліксарену 0,52·10-6 М (IC50), при цьому молярне співвідношення каліксарену до фібриногену дорівнює 1,7 : 1. У разі полімеризації фібрину desAB, IC50 становить 1,26·10-6 М, у той же час молярне співвідношення C-192 до мономерного фібрину дорівнює 4 : 1. Дипропоксикалікс[4]-аренбісметиленбісфосфонова кислота (C 98) інгібувала полімеризацію фібрину desAB з IC50 = 1,31·10-4 М. Ми припустили, що С-192 блокує полімеризацію фібрину шляхом зв’язування із сайтом полімеризації «А» (Aa17 19), який ініціює формування протофібрил за рахунок «knob-hole» взаємодій. Це припущення підтверджено за допомогою методу ВЕРХ, який показав утворення комплексу включення за типом «гість-господар» C-192 із синтетичним пептидом Gly-Pro-Arg-Pro, аналогом сайту «A». Подальше підтвердження того, що каліксарен С-192 діє на початкову стадію полімеризації фібрину одержано за допомогою електронного мікроскопа. Встановлено, що в присутності каліксарену в середовищі реакції не формуються навіть протофібрили. Каліксарен С-192 вдвічі збільшував, як протромбіновий час, так і активований частково тромбопластиновий час у нормальній плазмі крові людини за концентрації 7,13·10-5 і 1,10·10-5 M відповідно. Ці експерименти показують, що С-192 є специфічним інгібітором полімеризації фібрину та зсідання крові і може бути використаний для розробки нового класу антитромботичних препаратів.

Аналіз конформаційної рухливості петлі 110-120 протеїнтирозинфосфатази 1B

В. Ю. Танчук, В. О. Танін, А. І. Вовк

Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України, Київ;
e-mail: v_tanchuk@yahoo.com; vovk@bpci.kiev.ua

Конформації каталітичного центру протеїнтирозинфосфатази 1B (PTP1B) та оточуючих петель відіграють важливу роль у каталізі й інгібуванні ензиму. 98 конформацій з 88 PDB файлів, які представлено PTP1B із різними лігандами, проаналізовано з метою дослідження особливостей рухливості петлі 110-120 та її окремих залишків. Відмінності виявлено за допомогою спеціального програмного забезпечення, яке проводить багаторазове порівняння обраних частин PDB файлів. Конформації було розподілено на 6 кластерів. Виявлено, що петля, яка сформована залишками 110-120, може бути охарактеризована чотирма основними положеннями. Вона характеризується, переважно, основною конформацією і зберігає її під час руху WPD петлі. Три інші конформації є стабільними у разі закритої WPD петлі та, ймовірно, є вірогіднішими для РТР1В із субодиничною структурою.

Захисний вплив тіакалікс[4]арен-тетрасульфонату на інгібування АТР-гідролазної активності субфрагмента-1 міозину міометрія катіонами важких металів

Р. Д. Лабинцева1, О. В. Бевза1, А. А. Бевза1, А. О. Люлько1,
С. Г. Харченко2, В. І. Кальченко2, С. О. Костерін1

1Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
е-mail: labyntseva@biochem.kiev.ua; kinet@biochem.kiev.ua;
2Інститут органічної хімії НАН України, Київ;
е-mail: vik@ioch.kiev.ua

Важкі метали негативно впливають на скоротливі властивості гладенького м’яза матки, що часто стає причиною різноманітних патологій репродуктивної системи у жінок. У зв’язку з цим виникає потреба в розробленні ефективних методів корекції порушень скоротливої активності міометрія. Гідроліз ATP, каталізований міозиновою АТРазою, є одним із найважливіших елементів молекулярного механізму скорочення міометрія. Нами встановлена інгібувальна дія 0,03–0,3 мМ Ni2+, Pb2+ та Cd2+ на ензиматичний гідроліз АТР, що здійснюється за участю субфрагмента-1 міозину, одержаного із гладенького м’яза матки свині. Тіакалікс[4]арен-тетрасульфонат (С-798) у концентрації 100 мкМ відновлює до контрольного рівня АТРазну активність субфрагмента-1 міозину у присутності катіонів важких металів. Найвірогідніше із припущень щодо механізму корегувальної дії С-798 ґрунтується на здатності цієї сполуки хелатувати важкі метали, а саме вилучати катіони Pb, Cd та Ni із середовища інкубації. Методом комп’ютерного моделювання було продемонстровано, що захисний вплив С-798 може бути також наслідком послаблення взаємодії катіонів важких металів з амінокислотними залишками молекули міозину поблизу активного центру АТР-гідролази. Таким чином, отримані результати можуть бути використані в подальших дослідженнях, спрямованих на оцінку перспективності тіакалікс[4]арен-тетрасульфонату як фармакологічної сполуки.

Калікс[4]арен С-107 як високоафінний супрамолекулярний інгібітор Nа(+),K(+)-ATPази плазматичної мембрани

О. В. Бевза1, Т. О. Векліч1, О. А. Шкрабак1, Р. В. Родік2,
В. І. Кальченко2, С. О. Костерін1

1Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
e-mail: kinet@biochem.kiev.ua;
2Інститут органічної хімії НАН України, Київ;
e-mail: vik@ioch.kiev.ua

В експериментах, виконаних на суспензії плазматичних мембран клітин міометрія, досліджували інгібувальну дію 5,17-ди(фосфоно-2-піридилметил)аміно-11,23-ди-трет-бутил-26,28-дигідрокси-25,27-дипропоксикалікс[4]арену (калікс[4]арен С-107, наведено шифр) на Na+,K+-АТРазну активність. Показано, що калікс[4]арен С-107 (10-8–10-4 М) ефективніше, ніж уабаїн, пригнічує активність Na+,K+-АТРази, практично не впливаючи на активність базальної Mg2+-АТРази. Величина коефіцієнта інгібування І0,5 дорівнює 33 ± 4 нМ, а значення коефіцієнта Хілла nH – 0,38 ± 0,06. Модельні сполуки: незаміщений за верхнім вінцем 25,27-дипропоксикаліксарен (каліксарен С-150, суто каліксаренова «платформа») (10-8–10-4 М) та N-(4-гідроксифеніл)-2-піридил-амінофосфонова кислота (сполука М-3 – залишок, що модифікує верхній вінець каліксарену С-107 разом із фенольним фрагментом) (10-7–4·10-3 М) практично не впливають на досліджувані ензиматичні системи. Проведено комп’ютерне моделювання взаємодії калікс[4]арену С-107 і його модельних сполук з лігандзв’язувальними ділянками Na+,K+-АТРази плазматичної мембрани. З’ясовано структурні основи міжмолекулярної взаємодії калікс[4]арену С-107 з лігандзв’язувальними ділянками ензиму. Обговорюється участь водневих, гідрофобних, електростатичних і π-π (стекінг)-взаємодій між калікс[4]ареном і амінокислотними залишками Na+,K+-АТРази, і розташовані поруч з активним центром АТРази.

Синтез, біологічне тестування та докінг нових бісамідиногідразонів як інгібіторів фурину

В. К. Кібірєв1, Т. В. Осадчук2, О. П. Козаченко2, В. Холодович3, О. Д. Федоряк2, В. С. Броварець2

1Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
e-mail: kibirev@biochem.kiev.ua;
2Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України, Київ;
3Ратгерський університет, Ньюарк, США

Взаємодією гідрокарбонату аміногуанідину із трьома діарильними дикарбальдегідами одержано нові бісамідиногідразони – непептидні інгібітори фурину, що характеризуються величинами констант інгібування (Kі) в межах 0,74–1,54 мкМ. Їхні бензольні кільця зв’язуються між собою  залишками п-гідрохінону, піперазину та, відповідно, адипінової кислоти. Докінг цих сполук у нещодавно опубліковану 3D-структуру фурину людини показав, що вони здатні одночасно взаємодіяти з підцентрами S1 та S4 ензиму. Загальний хід бісамідиногідразонів в активному центрі протеази є аналогічним до розташування хребта ліганду, який було кокристалізовано з фурином. Результати молекулярного моделювання дозволили намітити низку модифікацій структури синтезованих інгібіторів, які можуть поліпшити їхню антифуринову активність.