A számítógépes dokkolás alkalmazása és fejlesztése: a citokróm inhibitoroktól a virális ioncsatorna gátlókig
Abstract
A dokkolás egy olyan számítógépes eljárás, amely során a ligandumot a célpontján található
kötőzsebre helyezi a program és kötési affinitást számol közben. A receptor-ligandum
komplex előállítása során a ligandum konformációs mintavételezése és a pozíciók
energiaszámítása párhuzamosan történik. A módszerfejlesztési tanulmányok az említett
folyamatok problémáinak azonosítására és megoldására törekszenek. A számítógépes
dokkolás ismert nehézségei közé tartoznak a következők: a kiindulási (kísérletes) szerkezetek
hibái, a receptor és a ligandum flexibilitása és mérete, a vízmolekulák megfelelő
figyelembevétele, valamint a kísérletes adatok korrekt felhasználása, mint például a parciális
töltéseké. Ezekkel a problémákkal foglalkozunk a disszertáció alapjául szolgáló
közleményekben. Az I. közleményben a metabolikus enzimek ligandum kötését vizsgáltuk. A
CYP enzimcsalád fehérjéiben megtalálható központi hem vas ionjának a parciális töltésére
fektettünk külön hangsúlyt. A kísérletes szerkezetben a ketokonazol imidazol nitrogénje 2.7 Å
távolságra helyezkedett el a hem gyűrű Fe3+ ionjától, ahhoz, hogy ezt a kötődést dokkolással
reprodukálni tudjuk elengedhetetlen volt egy gáz fázisú kvantum mechanikai számítással
előállított paraméter szett, amely figyelembe vette a katalitikus ciklus különböző töltési
állapotait. Az értekezés alapjául szóló II. közleményben pedig az interfész vízmolekulák
dokkolás során történő figyelembevételével foglalkozik. Ebben mind a kísérleti vízpozíciók
kijavítása, mind az explicit parciális töltés asszignációja elengedhetetlennek bizonyult a
kísérletes ligandum pozícióval való egyezéshez. Az influenza A és a SARS-CoV-2 vírusok
transzmembrán ioncsatornái segítségével vizsgáltuk a vízmolekulák gyógyszerkötődésben
játszott energetikai valamint szerkezeti szerepét illetve a gyógyszer repozícióra való
hatásukat. Érdekes módon virális ioncsatornák esetében a vízmolekulák legalább olyan
fontosnak bizonyultak a gyógyszerek kötődésében, mint maguk a fehérje célpontok. Mindkét
tanulmányban elsődleges szempontként vettük figyelembe, hogy biológiailag fontos,
különböző betegségek kialakulásában meghatározó szerepet játszó rendszereken hajtsuk végre
és teszteljük a módszereinket, ezeket a következő fejezetekben mutatjuk be.
PhD munkám során a célpont-ligandum komplexek számítására szolgáló számítógépes
dokkolási eljárás alkalmazását és továbbfejlesztését tűztem ki célul.
A számítógépes dokkolás jelenlegi formájában történő alkalmazhatóságát a CYP3A4 jelű,
metabolizmusban kulcsszerepet játszó citokrómhoz, mint célponthoz történő ligandum
kötődések esetében vizsgáljuk és egy már ismert szerkezetű és hatású ligandumot alapul véve.