РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ С АКТИВНЫМ ЦЕНТРОМ АНГИОТЕНЗИН-ПРЕВРАЩАЮЩЕГО ФЕРМЕНТА


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Заболевания сердечно-сосудистой системы – главная причина смертности среди населения по всему миру. Разработка новых препаратов, позволяющих нормализовать артериальное давление, является перспективным направлением в области фармации и медицины. Сейчас широкое распространение для лечения артериальной гипертензии и хронической сердечной недостаточности нашли ингибиторы ангиотензинпревращающего фермента (АПФ). Главный механизм ингибиторов АПФ заключается в блокировании превращения ангиотензина I в ангиотензин II, что опосредует расширение сосудов.Целью данной работы является подбор методики моделирования взаимодействия лизиноприла с активным центром ангиотензинпревращающего фермента с использованием метода молекулярной динамики.Материалы и методы. В качестве лиганда была использована молекула лизиноприла, заряды атомов которой были рассчитаны методом теории функционала плотности (ТФП) ub3lyp с базисными наборами 6-31G* и 6-311G**. Моделирование 75 нс молекулярной динамики взаимодействия лизиноприла с активным центром АПФ проводилось в программе Биоэврика. В результате моделирования молекулярной динамики была получена траектория системы «лизиноприл-АПФ». После этого было произведено сравнение конформаций лиганда в различные моменты времени моделирования с экспериментальной конформацией по величине среднеквадратического отклонения координат атомов.Результаты и обсуждение. Результаты моделирования показали, что лизиноприл с зарядами, соответствующими базисному набору 6-311G**, ведет себя в активном центре АПФ в соответствии с данными рентгеноструктурного анализа, в отличие от лизиноприла с зарядами, рассчитанными базисным набором 6-31G*.Заключение. Была разработана методика моделирования молекулярной динамики взаимодействия лизиноприла с активным центром ангиотензин-конвертирующего фермента. Полученная методика может быть использована для изучения взаимодействия веществ, сходных по структуре с лизиноприлом с активным центром АПФ.

Об авторах

А. А. Глушко

Пятигорский медико-фармацевтический институт – филиал ФГБОУ ВО ВолгГМУ Минздрава России

Email: alexander.glushko@lcmmp.ru

А. С. Чиряпкин

Пятигорский медико-фармацевтический институт – филиал ФГБОУ ВО ВолгГМУ Минздрава России

Email: alexxx704@yandex.ru

В. С. Чиряпкин

Пятигорский медико-фармацевтический институт – филиал ФГБОУ ВО ВолгГМУ Минздрава России

Email: chiryapkin.v@yandex.ru

А. М. Муртузалиева

Пятигорский медико-фармацевтический институт – филиал ФГБОУ ВО ВолгГМУ Минздрава России

Email: a.murtuzalieva98@mail.ru

Ю. А. Полковникова

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Воронежский государственный университет»

Email: juli-polk@mail.ru

Список литературы

  1. Hilal-Dandan R. Renin and Angiotensin. Chapter 26 in the book “Goodman & Gilman’s”. The pharmacological basis of therapeutics (12th ed.) / edited by Laurence L. Brunton, John S. Lazo, Keith L. Parker. New York: McGraw-Hill, 2006. P. 721–744.
  2. Bangalore S., Fakheri R., Wandel S., Toklu B., Wandel J., Messerli F.H. Renin angiotensin system inhibitors for patients with stable coronary artery disease without heart failure: systematic review and meta-analysis of randomized trials // BMJ (Clinical research ed.). 2017. N. 356. URL: http://www.bmj.com/content/356/bmj.j4 (дата обращения: 03.10.2017). doi: 10.1136/bmj.j4
  3. Shafi S. Role of ace inhibitors in atherosclerosis. International journal of biomedical and advance research. 2013. N. 12. P. 849–854.
  4. Jandeleit-Dahm K., Cooper M.E. Hypertension and diabetes: role of the renin-angiotensin system // Endocrinol. Metab. Clin. North Am. 2006. N. 35 (3). P. 469–490. doi: 10.1016/j.ecl.2006.06.007
  5. Преображенский Д.В., Некрасова Н.И., Талызина И.В., Патарая С.А., Бугримова М.А. Лизиноприл – гидрофильный ингибитор ангиотензинпревращающего фермента длительного действия: особенности клинической фармакологии и диапазон клинического применения // РМЖ. 2010. №10. С. 684.
  6. Mollica L., Theret I., Antoine M., Perron-Sierra F., Charton Y., Fourquez J.-M., Wierzbicki M., Boutin J.A., Ferry G., Decherchi S., Bottegoni G., Ducrot P., Cavalli A. Molecular dynamics simulations and kinetic measurements to estimate and predict protein−ligand residence times // J. Med. Chem. 2016. N. 59 (15). P. 7167–7176. doi: 10.1021/acs.jmedchem.6b00632
  7. Sharma R., Dhingra N., Patil S. CoMFA, CoMSIA, HQSAR and molecular docking analysis of ionone-based chalcone derivatives as antiprostate cancer activity // Indian J. Pharm. Sci. 2016. N. 78(1). P. 54–64.
  8. Гарсиа-Джакас С.Р., Авдеенко T.В. Мультисерверный подход к высокопроизводительному вычислению молекулярных дескрипторов // Научный вестник НГТУ. 2015. № 1. С. 148–160. doi: 10.17212/1814-1196-2015-1-148-160
  9. Глушко А.А., Воронков А.В., Кодониди И.П., Бичеров А.В., Черников М.В. Молекулярный докинг N-замещенного производного изохинолонас каталитическим доменом C // Фармация и фармакология. 2014. №1 (2). С. 3–7. doi: 10.19163/2307-9266-2014-2-1(2)-3-7
  10. Норман Г.Э., Стегайлов В.В. Стохастическая теория метода классической молекулярной динамики // Матем. Моделирование. 2012. № 6. C. 3–44.
  11. Soubrier F., Alhenc-Gelas F., Hubert C., Allegrini J., John M., Tregear G., Corvol P. Two putative active centers in human angiotensin I-converting enzyme revealed by molecular cloning // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1988. N. 85. P. 9386–9390.
  12. Corradi H.R., Schwager S.L.U., Nchinda A.T., Sturrock E.D., Acharya K.R. Crystal structure of the N domain of human somatic angiotensin I-converting enzyme provides a structural basis for domain-specific inhibitor design // J. Mol. Biol. 2006. N. 357. P. 964–974. DOI: http: 10.1016/j.jmb.2006.01.048
  13. Natesh R., Schwager S. L. U., Sturrock E. D., Acharya K. R. Crystal structure of the human angiotensin-converting enzyme-lisinopril complex // Nature. 2003. N. 421. P. 551–554. DOI: http://dx.doi.org/ 10.1038/nature01370
  14. Akif M., Georgiadis D., Mahajan A., Dive V., Sturrock E.D., Isaac R.E., Acharya K.R. High resolution crystal structures of drosophila melanogaster angiotensin converting enzyme in complex with novel inhibitors and antihypertensive drugs // J. Mol. Biol. 2010. N 400. P. 502–517. doi: 10.1016/j.jmb.2010.05.024
  15. Teppen B.J. HyperChem, release 2: molecular modeling for the personal computer // J. Chem. Inf. Comput. Sci. 1992. V. 32. P. 757–759.
  16. Stephens P.J., Devlin F.J., Chabalowski C.F., Frisch M.J. Ab initio calculation of vibrational absorption and circular dichroism spectra using density functional force fields // J. Phys. 1994. N. 98 (45). P. 11623–11627. doi: 10.1021/j100096a001
  17. Минкин В.И., Симкин Б.Я., Миняев Р.М. Строение молекул. Ростов-на-Дону: Феникс, 1997. 560 с.
  18. Гендугов Т.А., Щербакова Л.И., Глушко А.А., Кодониди И.П., Сочнев В.С. Изучение взаимодействия производных 4-оксопиримидина с активным центром циклооксигеназы-2 методом молекулярной динамики // Современные проблемы науки и образования. 2015. №2. URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=22796 (дата обращения: 10.06.2017).
  19. Халилова С.В. Моделирование процесса жидкостной экстракции биологически активных веществ методом молекулярной динамики в программе Биоэврика // Сборник материалов VI Всероссийской научной конференции студентов и аспирантов с международным участием «Молодая фармация – потенциал будущего». Санкт-Петербург, 25–26 апреля 2016 г. СПб.: Изд-во СПХФА. 2016. C. 118–120.
  20. Cornell W.D., Cieplak P., Bayly C.I., Gould I.R., Merz K.M., Ferguson D.M., Spellmeyer D.C., Fox T., Caldwell J.W., Kollman P.A. A second generation force field for the simulation of proteins, nucleic acids, and organic molecules // J. Am. Chem. Soc. 1995. N. 117 (19). P. 5179–5197. doi: 10.1021/ja00124a002
  21. Leontyev I.V., Stuchebrukhov A.A. Polarizable mean-field model of water for biological simulations with AMBER and CHARMM force fields // J. Chem. Theory Comput. 2012. N. 8 (9). P. 3207–3216. doi: 10.1021/ct300011h
  22. Jorgensen W.L., Chandrasekhar J., Madura J.D., Impey R.W., Klein M.L. Comparison of simple potential functions for simulating liquid water // J. Chem. Phys. 1983. V. 79. N. 2. P. 926–935. doi: 10.1063/1.445869
  23. Berendsen H.J.C., Postma J.P.M., van Gunsteren W.F., DiNola A., Haak J.R.. Molecular dynamics with coupling to an external bath // J. Chem. Phys. 1984. N. 81. P. 3684–3690. doi: 10.1063/1.448118
  24. Forli S., Huey R., Pique M.E., Sanner M.F., Goodsell D.S., Olson A.J. Computational protein–ligand docking and virtual drug screening with the AutoDock suite // Nature Protocols. 2016. V. 11. N. 5. P. 905–919. doi: 10.1038/nprot.2016.051
  25. Hildebrandt A.K., Dietzen M., Lengauer T., Lenhof H.P., Althaus E., Hildebrandt A.
  26. Efficient computation of root mean square deviations under rigid transformations // J. Comput. Chem. 2014. N. 35 (10). P. 765-771. doi: 10.1002/jcc.23513

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Глушко А.А., Чиряпкин А.С., Чиряпкин В.С., Муртузалиева А.М., Полковникова Ю.А., 2017

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: ПИ № ФС 77 - 67428 от 13.10.2016.