Моделирование взаимодействия органических соединений и лекарственных препаратов Работу

Моделирование взаимодействия органических соединений и лекарственных препаратов Работу выполнила магистрант 1 года обучения, направления «Химия» , программы «Зеленая химия» , группы МДЗХ-15 Фадеева М. В.

Название публикации: «Взаимодействие производного пиридоксина с активным центром ацетилхолинэстеразы» Авторы: Аюпов Р. Х. , Акберова Н. И. , Тарасов Д. С. Казанский (Приволжский) федеральный университет Журнал: Ученые записки Казанского государственного университета. Серия: Естественные науки, т. 154, № 2 Аппаратура: Обзор публикации: Моделирование проводилось В настоящей работе в программе PC GAMESS было проведено методом АМ 1, в качестве компьютерное координаты реакции было моделирование реакции выбрано расстояние между производным углеродом пиридоксина и карбамоилированного каталитической триадой фрагмента производного активного центра пиридоксина и кислородом ацетилхолинэстеразы гидроксильной группы для выяснения роли аминокислотного остатка сайтов активного центра серина Ser 203 при взаимодействии с каталитической триады, ингибитором. изменение координат Цель: происходило с шагом 0. 2 Å. Выявление механизма Задача: взаимодействия ферментов с Изучить влияние на реакцию взаимодействия лигандами в активном центре следующих сайтов активного центра: необходимо для эффективного поиска периферийный анионный сайт, новых лекарственных средств и оксианионная дыра, омега–петля, ацильный целенаправленного изменения карман. существующих.

Название публикации: «Взаимодействие производного пиридоксина с активным центром ацетилхолинэстеразы» Авторы: Аюпов Р. Х. , Акберова Н. И. , Тарасов Д. С. Казанский (Приволжский) федеральный университет Журнал: Ученые записки Казанского государственного университета. Серия: Естественные науки, т. 154, № 2 Результат: Наибольшее и наименьшее значения энергетических пиков равны 54. 24 и 45. 52 ккаль/моль соответственно. При моделировании контрольной реакции каталитической триады с производным пиридоксина без окружения энергетический пик составил 49. 12 ккаль/моль. Полученные значения энергетических барьеров велики, что, возможно, связано с тем, что при моделировании реакции учитывалось влияние отдельных частей активного центра, а не всего фермента. Рис. 2. Итоговое положение молекул после реакции

Название публикации: «Оценка энергии взаимодействия некоторых функциональных групп лекарственных веществ с белковыми молекулами в водной среде» Авторы: А. А. Бондарев, И. В. Смирнов ГОУ ВПО Алтайский государственный медицинский университет, г. Барнаул Журнал: Известия Томского политехнического университета. 2006. Т. 309. № 4 Обзор публикации: С использованием неэмпирического квантово химического метода DFT (теория функционала плотности) изучены основные энергетические эффекты при образовании комплексов органических веществ с белковыми молекулами, которые Рис. 3. Молекула фуросемида определяют термодинамику этого процесса. Аппаратура: Комплексообразование Неэмпирические квантово химические расчеты рассматривается как замещение DFT (теория функционала плотности) выполнялись воды в сольватированных с помощью стандартного пакета программ молекулах белка и GAMESS методом B 3 LYP/6 311 G* с обменным органического соединения. функционалом Беке В 3 и корреляционным Показана определяющая роль функционалом Ли, Янга и Пара (LYP). Геометрии вкладов сильных водородных рассчитанных молекул были полностью связей и гидрофобного эффекта в оптимизированы, отсутствие мнимых частот прочности образованных колебаний подтверждало их стационарный комплексов. характер. Цель: количественное описание энергетических эффектов образования комплексов лекарственных веществ с молекулами белка в условиях взаимодействия в водной среде. Задача: Расчет энергий термодинамических состояний с применением современных методов квантовой химии.

Название публикации: «Оценка энергии взаимодействия некоторых функциональных групп лекарственных веществ с белковыми молекулами в водной среде» Авторы: А. А. Бондарев, И. В. Смирнов ГОУ ВПО Алтайский государственный медицинский университет, г. Барнаул Журнал: Известия Томского политехнического университета. 2006. Т. 309. № 4 Результат: В молекуле фуросемида имеется несколько групп, способных образовать сильные водородные связи с белковыми мишенями: сульфаниламидная, карбоксильная и аминогруппа. Однако, необходимо учесть, что аминогруппа образует внутримолекулярную водородную связь и, вероятно, не может участвовать в образовании комплекса.

Название публикации: «Оценка энергии взаимодействия некоторых функциональных групп лекарственных веществ с белковыми молекулами в водной среде» Авторы: А. А. Бондарев, И. В. Смирнов ГОУ ВПО Алтайский государственный медицинский университет, г. Барнаул Журнал: Известия Томского политехнического университета. 2006. Т. 309. № 4 Результат: Из двух оставшихся групп – сульфаниламидной и карбоксильной, только вторая способна дать энергетический выигрыш и увеличить прочность комплекса на 35 к. Дж/моль. Сульфаниламидная группа при замещении молекулы воды на белке не увеличивает прочность комплекса. Гидрофобный эффект способен повысить прочность комплекса еще примерно на 22 к. Дж/моль. Это позволяет оценить прочность комплекса фуросемида с идеально подходящим белком, она составляет – 57 к. Дж/моль. Это есть величина максимально возможного аффинитета.

Название публикации: «Моделирование взаимодействия противовирусных препаратов с нейраминидазой Гриппа А» Авторы: 1 Гришина М. А. , 1 Потемкин В. А. 1 Переяславская Е. С. , 1 Барташевич Е. В, 2 Русинов В. Л. 1 Челябинский государственный университет, г. Челябинск 2 Институт органического синтеза, г. Екатеринбург Журнал: Биомедицинская химия. 2004. Т. 50. Прил. № 1 Обзор публикации: Проведен комплексный анализ противовирусных средств – ингибиторов нейраминидазы вируса гриппа А, большинство из которых является солями, включающими гетероциклические фрагменты. В рамках 3 D QSAR алгоритма Bi. S проведено моделирование комплексов «рецептор лиганд» , определены фармакофорные части соединений, найдена ориентация соединений в полости реального рецептора – нейраминидазы. Определены количественные взаимосвязи активности от параметров строения комплексов «модельный рецептор – лиганд» и «реальный рецептор (вирусная нейраминидаза) – лиганд» с коэффициентами корреляции не менее 0. 91. Полученные закономерности позволили выделить активные центры в противовирусных соединениях. Цель: Определить количественные взаимосвязи активности от параметров строения комплексов «модельный рецептор – лиганд» и «реальный рецептор (вирусная нейраминидаза) – лиганд» с коэффициентами корреляции не менее 0. 91. Аппаратура: В рамках 3 D QSAR алгоритма Bi. S проведено моделирование комплексов «рецептор лиганд» , определены фармакофорные части соединений, найдена ориентация соединений в полости реального рецептора – нейраминидазы. Задача: Провести комплексный анализ противовирусных средств – ингибиторов нейраминидазы. Рассмотрено влияние энергетических, орбитальных характеристик соединений на величину активности. В рамках алгоритма Bi. S провести моделирование комплексов лекарственных препаратов с рецептором. На основании полученной модели выделить фармакофорные и антифармакофорные части молекулы.

Название публикации: «Моделирование взаимодействия противовирусных препаратов с нейраминидазой Гриппа А» Результат: Проведен комплексный анализ противовирусных средств – ингибиторов нейраминидазы. Рассмотрено влияние энергетических, орбитальных характеристик соединений на величину активности. В рамках алгоритма Bi. S проведено моделирование комплексов лекарственных препаратов с рецептором. На основании полученной модели выделены фармакофорные и антифармакофорные Рис. 4. Фармакофорная и антифармакофорная части молекулы. Обнаружено, что ориентация противовирусного средства молекул в модельном рецепторе хорошо согласуются с данными рентгеноструктурного анализа. Показано, что атомы модельного рецептора имитируют соответствующие атомы фермента, а также молекул воды, входящих в состав нейраминидазы. С использованием алгоритма Co. Con определены активные центры противовирусных средств. Обнаружено, что таковыми являются атомы кислорода нитрогрупп, что подтверждается и результатами поиска фармакофорных частей молекул, полученных в рамках алгоритма Bi. S. Найдены уравнения зависимости биологической активности от параметров строения комплексов лекарственных препаратов с рецептором с коэффициентами Рис. 5. Расчетные и экспериментальные величины корреляции не менее 0, 91. противовирусной активности

Название публикации: «Молекулярные аспекты создания лекарственных препаратов: использование методов компьютерного моделирования с целью создания нового противоишемического средства» Авторы: : Е. Л. Авенирова, П. А. Алексеева, Н. И. Баранова, М. С. Басс, А. В. Бурякина, Н. Н. Питухина, Е. В. Федорова ГБОУ ВПО Санкт-Петербургская химико-фармацевтическая академия, Санкт-Петербург Журнал: Биомедицина • № 1, 2014 Аппаратура: Для построения и оптимизации трехмерной компьютерной Обзор публикации: модели лигандов: 4 [(3 этокси 3 оксопропаноил) амино] С помощью компьютерных методов моделирования бензойной кислоты и аденозина, был выбран программный были проанализированы спектры биологической пакет ACD / Chem. Sketch 10. 0. Алгоритм 3 D оптимизации активности ряда производных малоновой кислоты с преобразовывает плоскую (2 D) структуру, созданную в целью изыскания потенциально активных программе ACD / Chem. Sketch 10. 0, в реалистичную 3 D соединений в отношении ишемических модель. Оптимизация основана на применении несколько повреждений миокарда. На основании полученных измененных методов молекулярной механики, которые результатов была проведена оценка взаимодействия принимают во внимание длину химических связей, наиболее перспективного соединения (4 [(З этокси З величину угла между атомами, внутреннее вращение и ок сопропаноил)амино] бензойной кислоты) с невалентные взаимодействия. АЗаденозиновым рецептором методом молекулярного докинга. Установлено, что данное Задача: соединение может рассматриваться как Доказать, что производные малоновой кислоты перспективное противоишемическое средство. снижают интенсивность окислительных процессов за Цель: счет ингибирования дыхательной функции изученть спектр биологической активности митохондрий во всех звеньях дыхательной цепи. потенциальных противоишемических Установить, что это влияет на гликолиз и средств на основе производных малоновой окислительное фосфорилирование и может кислоты методами молекулярного применяться для защиты миокарда от повреждения в моделирования. ранние сроки острой ишемии миокарда.

Название публикации: «Молекулярные аспекты создания лекарственных препаратов: использование методов компьютерного моделирования с целью создания нового противоишемического средства» Авторы: : Е. Л. Авенирова, П. А. Алексеева, Н. И. Баранова, М. С. Басс, А. В. Бурякина, Н. Н. Питухина, Е. В. Федорова ГБОУ ВПО Санкт-Петербургская химико-фармацевтическая академия, Санкт-Петербург Журнал: Биомедицина • № 1, 2014 Результаты: С помощью программы PASS были проанализированы спектры биологической активности ряда производных малоновой кислоты с целью изыскания потенциально активных в отношении ишемических повреждений миокарда. На основании полученных данных было выбрано наиболее перспективное соединение, представляющее собой смешанный сложный эфир амид. Рис. 6. Структурная формула 4 [(3 этокси 3 оксопропаноил)амино] бензойной кисло ты.

Название публикации: «Молекулярные аспекты создания лекарственных препаратов: использование методов компьютерного моделирования с целью создания нового противоишемического средства» Авторы: : Е. Л. Авенирова, П. А. Алексеева, Н. И. Баранова, М. С. Басс, А. В. Бурякина, Н. Н. Питухина, Е. В. Федорова ГБОУ ВПО Санкт-Петербургская химико-фармацевтическая академия, Санкт-Петербург Журнал: Биомедицина • № 1, 2014 Результаты: Была проведена оценка взаимодействия наиболее перспективного лиганда с АЗ АР методом молекулярного докинга с использованием программного продукта Flex. X. Было выявлено, что искомое соединение связывается с активным центром белка, в том числе с ключевыми аминокислотами PHE 182, ASN 250, PHE 168, HIS 95, GLN 167, а также имеет удовлетворительное значение скоринг функции. Таблица 6. Взаимодействие аденозина с аминокислотами Рис. 7. Модель А 3 аденозинового рецептора

Название публикации: «Молекулярные аспекты создания лекарственных препаратов: использование методов компьютерного моделирования с целью создания нового противоишемического средства» Авторы: : Е. Л. Авенирова, П. А. Алексеева, Н. И. Баранова, М. С. Басс, А. В. Бурякина, Н. Н. Питухина, Е. В. Федорова ГБОУ ВПО Санкт-Петербургская химикофармацевтическая академия, Санкт-Петербург Журнал: Биомедицина • № 1, 2014 Результаты: Таким образом, на основании хемо информатического исследования было выявлено новое соединение (4 [(З эток си З оксопропаноил)амино] бензойная кислота), которое может рассматриваться как перспективное противоишемическое средство. Рис. 8. Эффективный сайт связывания А 3 антагонистов с рецептором

Название публикации: «Компьютерное моделирование внутримолекулярного взаимодействия в эхинохроме» Авторы: Е. А. Эрман, П. М. Элькин ФГБОУ ВПО Астраханский государственный университет Журнал: Известия Волг. ГТУ № 6(66), 2010 г. Обзор публикации: В рамках метода функционала плотности DFT/B 3 LYP исследована форма адиабатического потенциала этилспиназарина и эхинохрома, предложены структурно динамические модели соединений. Дана оценка механизма внутримолекулярного взаимодействия соединений. Цель: Построение структурно динамических моделей этилспиназарина (2, 3, 5, 8 пентагидрокси 6 этил 1, 4 нафто хинон) и эхинохрома (2, 3, 5, 7, 8 пентагидрокси 6 этил 1, 4 нафтохинон), анализ влияния внутримолекулярного взаимодействия на положение полос в колебательных спектрах, выделние признаков спектральной идентификации соединений. Аппаратура: Оптимизация геометрической структуры и расчет параметров адиабатического потенциала осуществлялись с помощью программного продукта «Gaussian 03» . Задача: Исследовать форму адиабатического потенциала этилспиназарина и эхинохрома, предложить структурно динамические модели соединений.

Название публикации: «Компьютерное моделирование внутримолекулярного взаимодействия в эхинохроме» Авторы: Е. А. Эрман, П. М. Элькин ФГБОУ ВПО Астраханский государственный университет Журнал: Известия Волг. ГТУ № 6(66), 2010 г. Результат: На основании проведенных модельных расчетов геометрической и электронной структуры соединений нафтозаринового ряда, анализа характера поведения полос в ИК и КР спектрах сделан вывод о достоверности предсказательных расчетов конформационных свойств и колебательных состояний этилспиназарина и эхинохрома.

Название публикации: «Компьютерное моделирование внутримолекулярного взаимодействия в эхинохроме» Авторы: Е. А. Эрман, П. М. Элькин ФГБОУ ВПО Астраханский государственный университет Журнал: Известия Волг. ГТУ № 6(66), 2010 г. Результат: Выделены спектральные идентификационные признаки, по которым можно осуществлять стандартизацию лекарственных препаратов, содержащих указанные соединения.

Спасибо за внимание