'

МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ БЕЛКОВ С МАЛЫМИ МОЛЕКУЛАМИ – РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТИВНОГО ИЕТОДА СЛЕПОГО ДОКИНГА Ю.Н. ВОРОБЬЕВ Institute Chemical Biology and Fundamental Medicine Siberian Brunch of Russian Academy of Sciences, Novosibirsk, Russia

Понравилась презентация – покажи это...





Слайд 0

МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ БЕЛКОВ С МАЛЫМИ МОЛЕКУЛАМИ – РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТИВНОГО ИЕТОДА СЛЕПОГО ДОКИНГА Ю.Н. ВОРОБЬЕВ Institute Chemical Biology and Fundamental Medicine Siberian Brunch of Russian Academy of Sciences, Novosibirsk, Russia МОТИВАЦИЯ: ПОСТГЕНОМНАЯ ЭРА – • МНОЖЕСТВО НОВЫХ НЕ ХАРАКТЕРИЗОВАННЫХ БЕЛКОВ • ХАРАКТЕРИЗАЦИЯ САЙТОВ СВЯЗЫВАНИЯ • НОВЫЕ МИШЕНИ ДЛЯ ПРЕПАРАТОВ


Слайд 1

ДОСТУПНЫЕ ПАКЕТЫ для ДОКИНГА : DOCK4.0, FlexX1.8, GOLD1.2, AutoDock4 находят структуры комплексов белок-лиганд - Успешный докинг RMSD 2.0 A ~ вероятность 40-60 % [Chen et al, J Comp.Chem. 2007, 28:612-623; Предсказание абсолютной энергии связывания ?? нет надежных методов


Слайд 2

ДОКИНГ: ПОИСК ОПТИМАЛЬНОГО МЕСТА (СТРУКТУРЫ) СВЯЗЫВАНИЯ ЛИГАНДА С МОЛЕКУЛОЙ БЕЛКА DOCKING – GLOBAL OPTIMIZATION PROBLEM для структуры комплекса белок-лиганд Фазовое пространство задачи (степени свободы): - позиция, ориентация, конформация лиганда - конформация белка – индуцированная подстройка - Метод Глобальной оптимизации ?? Целевая функция Свободная энергия комплекса – не вычисляема - Разумные аппроксимации reliable scoring function ? должна отличать нативный комплекс от неправильного


Слайд 3

Scoring function - two groups: Empirical scoring function – weighted sum of terms or descriptors, i.e. different energy terms, weights are estimated on training set - LIMITED TRANSFERABILYTY beyond of training P/L set 2) PMF – atom-atom potentials derived from 3D-dataset for P/L complexes, as a probability to find atom pair at a given distance – WEEK STAT.MECH. FOUNDATION – limited accuracy, SR ~ 55-70% 3) physics based scoring functions, i.e. Force Field used in atom-atom simulation of protein structure, - highest rate of transferability Наиболее надежны аппроксимации свободной энергии связывания = потенциальная энергия + энергия сольватации + энтропия


Слайд 4

We present the docking method MdDOCK which relay on: 1) physics based approaches 2) USE exhaustive hierarchical search for binding sites on protein surface 3) USE physics based scoring function = BINDING ENERGY : atom-atom potentials + electrostatics + solvation model 4) global optimization for ligand and receptor conformations via molecular dynamics coupled with simulated annealing and force field deformation


Слайд 5

Глобальная оптимизация в задаче ДОКИНГА Подход в лоб не продуктивен – известные методы используют: - ручное ограничение исследуемого фазового пространства - ОГРАНИЧИВАЕТСЯ область докинга на поверхности белка - НЕ ПРИЕМЛЕМО ДЛЯ СЛЕПОГО ДОКИНГА Варианты генетического метода глобальной оптимизации + локальные методы


Слайд 6

ДОКИНГ – подобен самоорганизации поверхность потенциальной энергии – ВОРОНОЧНАЯ- Область низкой энергии в фазовом пространстве – сайт связывания в низком разрешении Точная структура комплекса белок-лиганд - сайт в высоком разрешении


Слайд 7

РАЗРАБАТЫВАЕТСЯ- метод слепого иерархического ДОКИНГА 1) исчерпывающий анализ молекулярной поверхности молекулы белка – поиск всех полостей, карманов, складок - локализация позиций связывания в низком разрешении ~ 3 A 2) Глобальная оптимизация позиции, ориентации, конформации лиганда, - оптимизация индуцированной подстройки белка Глобальная оптимизация на основе - метода Молекулярной Динамики - деформация поверхности потенциальной энергии + отжиг по температуре, множественный старт из разных ориентаций(конформаций) лиганда из сайта низкого разрешения


Слайд 8

Определение сайтов связывания низкого разрешения: 1 – Расчет поверхности молекулы белка ДОСТУПНОЙ сфере радиуса 1.4 2 – анализ и определение позиций центров полостей, карманов и складок на поверхности молекулы белка = сайтов низкого разрешения 3 – Расчет ранга (числа контактов) сайтов низкого разрешения 4 - Определение сайтов связывания низкого разрешения с наибольшим рангом


Слайд 9

Сайты связывания в низком разрешении 1etr – thrombin/agrotroban complex


Слайд 10

Распределение сайтов связывания по рангу (число контактов)


Слайд 11

Определение приближенной ориентации лиганда: Точечный образ лиганда ? натягивается на сайты связывания низкого разрешения 1etr – thrombin/agrotroban complex AGROTROBAN


Слайд 12

МД глобальная оптимизация: - молекулярная динамика для лиганда в окрестности сайта связывания низкого разрешения - температурный отжиг + деформация поверхности потенциальной энергии (стимуляция конформационных переходов) - Force Field – AMBER99 for VDW + + modified electrostatics + explicit HydrogenBonds + Solvation


Слайд 13

Тrypsine/ benzamidine complex. A – ранг низкого разрешения для сайтов связывания низкого разрешения - ¦ B – энергии связывания в сайтах связывания высокого разрешения- ^


Слайд 14

Benzamidine-tripsine 1bty красный – структура минимальной энергии; CPK- native. нативная


Слайд 15

1dwb : thrombin/ benzamidin complex A – ранг низкого разрешения для сайтов связывания низкого разрешения - ¦ B – энергии связывания в сайтах связывания высокого разрешения- ^


Слайд 16

Docking results 1dwb : thrombin + benzamidine complex Структура минимальной энергии - синий; НАТИВНЫЙ-CPK- красный benzamidine in 1dwb complex, Другие комплексы – yellow, brown, green.


Слайд 17

Заключение Работа продолжается ЦЕЛЬ: Разработать иерархический метод слепого докинга, который может использоваться для характеризации сайтов связывания новых белков и направленном конструировании лекарственных препаратов


×

HTML:





Ссылка: