Search

It is known that overexpression of isozymes of glutathione S-transferase family is one of the causes for the resistance of cancer cells to the action of drugs. Therefore, inhibitors of these enzymes can be considered as potential drugs.Aim. To assess in silico calix[4]arene, thiacalix[4]arene, and sulfonyl alkyl[4]arene as a molecular platform for designing inhibitors of glutathione S-transferase.Results and discussion. Docking models of complexes of glutathione S-transferase with α-hydroxymethylphosphonate derivatives of calix[4]arene, thiacalix[4]arene, and sulfonylcalix[4]arene were calculated and analyzed. The binding models obtained by AutoDock 4.2 program were assessed by the molecular dynamics simulations. It has been shown that sulfonyl groups of the sulfonylcalix[4]arene macrocycle can be involved in additional stabilization of the enzyme-inhibitor complex. In addition, the affinity of the inhibitors to the enzyme depends on the stereoisomeric α-hydroxymethylphosphonate residues located at the upper rim of the macrocycle.Experimental part. Molecular docking of macrocyclic compounds to the active site region of glutathione S-transferase was performed using AutoDock 4.2 and AutoDock Vina. Molecular dynamics was modeled using NAMD 2.10 program.Conclusions. It has been determined that sulfonylcalix[4]arene can be a promising molecular platform for designing inhibitors of glutathione S-transferase., Известно, что избыточная экспрессия изоферментов семейства глутатион-S-трансфераз является одной из причин устойчивости раковых клеток к действию лекарственных препаратов. Поэтому ингибиторы этих ферментов могут быть потенциальными лекарственными средствами.Целью работы была сравнительная оценка in silico каликс[4]арена, тиакаликс[4]арена и сульфонилкаликс[4]арена в качестве молекулярной платформы для конструирования ингибиторов глутатион-S-трансферазы. Результати и их обсуждение. Рассчитаны и проанализированы докинг-модели комплексов глутатион-S-трансферазы с α-гидроксиметилфосфонатными производными каликс[4]арена, тиакаликс[4]арена и сульфонилкаликс[4]арена. Полученные с помощью программы AutoDock 4.2 модели связывания были оценены методом молекулярной динамики. Показано, что сульфонильные группы сульфонилкаликс[4] ареновой макроциклической платформы могут стабилизировать фермент-ингибиторный комплекс. Кроме этого, cродство ингибиторов к ферменту зависит от стереоизомерии α-гидроксиметилфосфоновых остатков на верхнем ободе макроцикла. Экспериментальная часть. Молекулярный докинг макроциклических соединений в область активного центра глутатион-S-трансферазы выполнен с использованием программ AutoDock 4.2 и AutoDock Vina. Моделирование методом молекулярной динамики проведено с помощью программы NAMD 2.10. Выводы. Установлено, что сульфонилкаликс[4]арен может быть перспективной молекулярной платформой для конструирования ингибиторов глутатион-S-трансферазы., Відомо, що надлишкова експресія ізоферментів родини глутатіон-S-трансфераз є однією з причин стійкості ракових клітин до дії лікарських препаратів. Тому інгібітори цих ферментів можуть бути потенційними лікарськими засобами.Метою роботи була порівняльна оцінка in silico калікс[4]арену, тіакалікс[4]арену та сульфонілкалікс[4] арену як молекулярної платформи для конструювання інгібіторів глутатіон-S-трансферази.Результати та їх обговорення. Розраховані і проаналізовані докінг-моделі комплексів глутатіон-S-трансферази з α-гідроксиметилфосфонатними похідними калікс[4]арену, тіакалікс[4]арену та сульфонілкалікс[4]арену. Отримані за допомогою програми AutoDock 4.2 моделі зв’язування були оцінені методом молекулярної динаміки. Показано, що сульфонільні групи сульфонілкалікс[4]аренової макроциклічної платформи можуть бути додатково залучені до стабілізації фермент-інгібіторного комплексу. Крім того, спорідненість інгібіторів до ферменту залежить від стереоізомерії α-гідроксиметилфосфонових залишків, розташованих на верхньому вінці макроциклу.Експериментальна частина. Молекулярний докінг макроциклічних сполук в область активного центру глутатіон-S-трансферази було здійснено з використанням програм AutoDock 4.2 та AutoDock Vina. Моделювання методом молекулярної динаміки виконано за допомогою програми NAMD 2.10.Висновки. Встановлено, що сульфонілкалікс[4]арен може бути перспективною молекулярною платформою для конструювання інгібіторів глутатіон -S-трансферази.

Нова нещодавно розроблена оціночна функція H1 для молекулярного докінгу тестувалася на комплексах протеїнотирозинфосфатази 1В (PTP1B) з банку даних PDB і за допомогою докінгу набору інгібіторів з бази даних NIH. Функція базується на оціночних функціях AutoDock і AutoDock Vina і реалізована в модифікованій версії AutoDock. Функція показала себе добре як у випадку комплексів з банку даних PDB, так і в реальному докінгу. Розрахунок pKi для комплексів з банку даних PDB виявився дуже точним. Молекулярний докінг проводився модифікованою версією AutoDock, яка використовує просторові обмеження і новий спосіб пошуку. Енергії комплексів мінімізувались, і pKi для отриманих комплексів оцінювались за допомогою нової функції H1. Як було показано раніше, конформації PTP1B в комплексах з лігандами поділяються на п’ять груп. Всі п’ять типових конформацій зв’язувальної кишені PTP1B були використані для докінгу. Найкращі результати отримані при докінгу на кластерах з відкритою петлею WPD, хоча деякі сполуки не здатні утворювати достатньо добрі комплекси з ферментом у таких конформаціях. Функція показала високий «оціночний потенціал» (тобто здатність прогнозувати значення pKi) і «скринінговий потенціал» (здатність збагачувати верхні 10 або 20% від прогнозування реально активними сполуками). Таким чином, оціночна функція H1 виявилась придатною для віртуального скринінгу потенційних інгібіторів PTP1B. Результати нової оціночної функції H1 були набагато кращими, ніж у вихідної оціночної функції AutoDock, яка була випробувана раніше., A new scoring function H1 recently developed for molecular docking has been tested on the complexes of protein tyrosine phosphatase 1B (PTP1B) from the PDB data bank and using docking of a set of inhibitors from the NIH database. The function is based on the scoring functions of AutoDock and AutoDock Vina and is implemented in the modified version of the AutoDock. The function performed well both in the case of the complexes from the PDB databank and in a real docking process. Calculation of pKi for the complexes from the PDB databank was very accurate. The molecular docking has been done with a modified version of AutoDock that uses spatial constraints and a new search engine. Energies of complexes were minimized, and pKi values of the resulting complexes were estimated by the new scoring function. As shown previously, conformations of PTP1B in complexes with ligands can be divided into five clusters. All five typical conformations of PTP1B binding pocket were used for docking. Better docking results were obtained on the clusters with open WPD loop though some compounds could not be docked well to such conformations of the enzyme. The function has shown a good “scoring power” (i. e. the ability to predict pKi values) and “screening power” (the ability to enrich top 10 or 20% of predictions by real active compounds) thus proving to be suitable for the virtual screening of potential PTP1B inhibitors. The performance of the new scoring function H1 was much better than that of the original scoring function of AutoDock tested earlier., Новая недавно разработанная оценочная функция H1 для молекулярного докинга была протестирована на комплексах протеинтирозинфосфатазы 1В (PTP1B) из банка данных PDB и при помощи докинга набора ингибиторов из базы данных NIH. Функция основана на оценочных функциях AutoDock и AutoDock Vina и реализована в модифицированной версии AutoDock. Функция показала себя хорошо как в случае комплексов из банка данных PDB, так и в реальном процессе докинга. Расчет значений pKi для комплексов из банка данных PDB был очень точным. Молекулярный докинг проводился модифицированной версией AutoDock, которая использует пространственные ограничения и новый способ поиска. Энергии комплексов минимизировались, и pKi для полученных комплексов оценивались с помощью новой функции H1. Как было показано ранее, конформации PTP1B в комплексах с лигандами можно разделить на пять групп. Все пять типичных конформаций связывающего кармана PTP1B использовались для докинга. Лучшие результаты получены при докинге на кластерах с открытой WPD-петлей, хотя некоторые соединения не могут образовывать достаточно хорошие комплексы с такими конформациями фермента. Функция показала высокий «оценочный потенциал» (т. е. способность предсказывать значения pKi) и «скрининговый потенциал» (способность обогащать верхние 10 или 20% от предсказаний реально активными соединениями). Таким образом, оценочная функция H1 подходит для виртуального скрининга потенциальных ингибиторов PTP1B. Результаты новой оценочной функции H1 были намного лучше, чем у исходной оценочной функции AutoDock, которая испытывалась ранее.

Calix[4]arene are known to be a promising scaffold for designing inhibitors of protein tyrosine phosphatases.In this work calix[4]arene mono- and bis-α-hydroxymethylphosphonic acids have been tested in vitro for the inhibitory activity against some therapeutically important protein tyrosine phosphatases. The results obtained have shown that these macrocyclic compounds can inhibit CD45, PTP1B, and SHP2 with IC50 values in the micromolar range. At the same time the inhibitors have demonstrated lower activity toward other protein tyrosine phosphatases such as TC-PTP and PTPβ. It has been found that mono-substituted calix[4]arene is more potent inhibitor of CD45 than the bis-substituted one and shows about 2-15 fold selectivity over TC-PTP, PTPβ, SHP2 and PTP1B. Model 4-hydroxyphenyl-α-hydroxymethylphosphonate displays at least one order lower activity than the phosphonate derivatives of calix[4]arene. Thus, the combination of a macrocyclic platform and α-hydroxymethylphosphonate group is essential for the inhibition activities of these compounds. Computer-simulated docking studies have been performed using AutoDock 4.2 programme by the example of PTP1B. The data obtained indicate that the inhibitors can bind in the active site of the enzyme. To clarify the inhibition mechanism the possible enzyme-inhibitor complexes have been considered using several crystal structures of PTP1B and all stereoisomeric forms of the inhibitors., Відомо, що калікс[4]арени є перспективною платформою для розробки інгібіторів протеїнтирозинфосфатаз. У цій роботі калікс[4]арен моно- та біс-α-гідроксиметилфосфонові кислоти були випробувані як інгібітори деяких терапевтично важливих протеїнтирозинфосфатаз. Отримані результати свідчили про те, що ці макроциклічні сполуки можуть інгібувати РТР1В, CD45 та SHP2 зі значеннями IC50 в мікромолярному діапазоні. Разом з тим, інгібітори демонстрували меншу активність відносно інших протеїнтирозинфосфатаз, таких як TC-PTP і PTPβ. Було встановлено, що моно-заміщений калікс[4]арен є кращим інгібітором CD45, ніж біс-заміщений макроцикл і виявляє приблизно 2-15-кратну селективність впливу відносно TC-PTP, PTPβ, SHP2 та PTP1B. Модельна сполука 4-гідроксифеніл-α-гідроксиметилфосфонат характеризується щонайменше на порядок гіршою активністю, ніж фосфонатні похідні калікс[4]арену.Таким чином, поєднання макроциклічної платформи та α гідроксиметилфосфонатної групи відіграє важливу роль для інгібуючої здатності цих сполук. Молекулярний докінг було проведено з використання програми AutoDock 4.2 на прикладі РТР1В. Отримані результати показали, що інгібітори можуть зв’язуватися в активному центрі ферменту. Для з’ясування механізму інгібування були розглянуті можливі фермент-субсратні комплекси, сформовані з використанням різних кристалічних структур РТР1В та всіх стереоізомерних форм інгібіторів., Известно, что каликс[4]арены могут быть перспективной платформой для конструирования ингибиторов протеинтирозинфосфатаз. В этой работе каликс[4]арен моно- и бис-α-гидроксиметилфосфоновые кислоты были испытаны как ингибиторы некоторых терапевтически важных протеинтирозинфосфатаз. Полученные результаты свидетельствовали о том, что эти макроциклические соединения могут ингибировать РТР1В, CD45 и SHP2 со значениями IC50 в микромолярном диапазоне.Вместе с тем, ингибиторы демонстрировали меньшую активность относительно других протеинтирозинфосфатаз, таких как TC-PTP и PTPβ. Было найдено, что моно-замещенный каликс[4]арен является лучшим ингибитором CD45 чем бис-замещенный макроцикл и проявляет приблизительно 2-15-кратную селективность по сравнению с ингибированием TC-PTP, PTPβ, SHP2 и PTP1B. Модельное соединение 4-гидроксифенил-α-гидроксиметилфосфонат характеризуется по меньшей мере на порядок меньшей активностю, чем фосфонатные производные каликс[4]арена. Таким образом, макроциклическая платформа и α-гидроксиметилфосфонатная группа играет важную роль для обеспечения ингибирующей способности соединений. Молекулярный докинг был проведен с использованием программы AutoDock 4.2 на примере РТР1В. Полученные результаты показали, что ингибиторы могут связываться в активном центре фермента. Для выяснения механизма ингибирования были рассмотрены возможные фермент-субстратные комплексы, сформированные с использованием различных кристаллических структур РТР1В и всех стереоизомерных форм ингибиторов.