Screening virtuale e dinamica molecolare Verifica di simulazione della proteina di trasferimento di estere di colesterolo dagli inibitori del prodotto naturale

Astratto:

Obiettivo

Sviluppare inibitori naturali del prodotto della proteina di trasferimento di estere di colesterolo (CETP).

Metodi utilizzando la tecnologia assistita da computer, il database di prodotti naturali ad alto rendimento L6000 è stato sottoposto a screening per gli inibitori del CETP mediante strategie di screening virtuale multi-round come il docking molecolare con tre gradienti di precisione, il calcolo dell'energia libera combinata e la simulazione della dinamica molecolare (simulazione MD).

Risultati Sono stati sottoposti a screening di 19 composti candidati, di cui i primi tre composti erano cistanosidea, teaflavin e dimetillithospermate B. L'analisi della modalità di legame ha mostrato che c'era una forte interazione tra i composti di cui sopra e la tasca attiva del bersaglio e anche i parametri di simulazione MD confermavano Concluzione Cistanosidea, Theaflavin e DimetillithosperMate B possono essere usati come composti di piombo di possibili inibitori del CETP. Parole chiave: proteina CETP; dislipidemia; composto naturale; piccoli inibitori molecolari; Screening virtuale; docking molecolare; simulazione della dinamica molecolare; cistanoside A; Theaflavin; dimetillithospermate b

Integratori di alta qualità cistanche

La dislipidemia è associata allo sviluppo di aterosclerosi e malattie cardiovascolari, rappresentando una grave minaccia persalute umana. Le statine sono attualmente i principali farmaci per abbassare il colesterolo totale (TC) e il colesterolo lipoproteico a bassa densità (LDL-C) e sono ampiamente utilizzate nella pratica clinica. Tuttavia, in molti pazienti con dislipidemia che sono stati trattati, l'incidenza e la mortalità delle malattie cardiovascolari rimangono elevate [1]. Pertanto, è necessario trovare altri metodi per ridurre ulteriormente il rischio e la mortalità delle malattie cardiovascolari e cerebrovascolari. Studi epidemiologici hanno dimostrato che il colesterolo lipoproteico ad alta densità (HDL-C) è un predittore inverso indipendente e potente del rischio di malattie cardiache e l'aumento dei livelli di HDL-C può ridurre il rischio cardiovascolare residuo nei pazienti con dislipidemia usando le statine [2]. L'HDL nel plasma umano è diviso in due principali sottofrazioni, HDL2 e HDL3, secondo la densità di idratazione, che hanno percorsi metabolici diversi e proprietà biologiche [3]. La proteina di trasferimento di estere di colesteria (CETP) è una glicoproteina plasmatica che si lega principalmente alle particelle di HDL3 e trasferisce trigliceridi e esteri di colesterolo tra le lipoproteine ​​circolanti [4-5]. Il trasporto di colesterolo inverso (RCT) si riferisce al processo di trasferimento del colesterolo in eccesso dai macrofagi nelle lesioni aterosclerotiche al fegato tramite HDL [5]. Dopo essere stato trattato con CETP, HDL è suscettibile alla lipolisi e alla modifica della lipasi epatica e della lipasi endoteliale, formando così particelle di HDL più piccole che sono facilmente metabolizzate. Gli studi hanno dimostrato che l'attività del CETP è aumentata nei pazienti con sindrome metabolica ed è strettamente associata all'aterosclerosi prematura e al rischio cardiovascolare elevato [6]. Pertanto, l'inibizione del CETP è un obiettivo importante per l'aumento dell'HDL-C e la riduzione dell'aterosclerosi [7].

1.2 Preparazione della proteina bersaglio

La struttura cristallina della proteina CETP è stata scaricata dal database PDB e analizzata. La specie era umana, l'ID uniprot era P11597 e la lunghezza della sequenza era di 493 aminoacidi. La proteina è stata preparata usando il modulo procedario per la preparazione della proteina del software Schrödinger [1 0]. Sono state eseguite operazioni come l'assegnazione di un ordine di legame e l'aggiunta di idrogeno. Se mancavano catene laterali, il modulo Prime veniva utilizzato per completarle. Quindi, sono state rimosse molecole d'acqua e cofattori nella proteina. Quindi, il metodo propka è stato utilizzato per ottimizzare la rete di legame idrogeno dei residui di aminoacidi proteici a pH 7. 0. Infine, il campo di forza OPLS _4 è stato usato per ridurre al minimo l'energia proteica. Solo gli atomi di idrogeno sono stati ottimizzati e la deviazione quadrata media della radice (RMSD) convergeva a 0,3 Å (1 Å=0. 1 nm).

1.3 Preparazione della struttura 3D della libreria composta

Scarica la libreria di prodotti naturali L6000 per HTS dal database TopScience. Il database contiene 4.320 monomeri di prodotto naturale con fonti ricche, strutture diverse e forte rappresentatività. Importa il file SDF 2D nel software Schrödinger, utilizza il modulo LigPrep per preparare la struttura 3D di ciascun substrato in base al campo di forza OPLS _4 e determinare le coordinate e utilizzare il modulo EPIK per determinare tutti i possibili stereoisomeri e gli stati di protonazione correlati.

1.4 Screening virtuale

Il modulo di flusso di lavoro di screening virtuale in Schrödinger è stato utilizzato per l'attracco molecolare [10]. Dopo che i composti preparati sono stati importati, il processo di screening virtuale è stato effettuato in quattro modalità a turno.
(1) Screening ad alto rendimento (HTV), mantenendo tutti gli stereoisomeri di ciascun ligando e selezionando solo una conformazione per ciascun ligando con diversi stereoisomeri. Dopo l'attracco, conservare il 50% superiore dei composti con i migliori punteggi per il prossimo passo dello screening;
(2) docking standard di precisione (SP), mantenendo solo gli stereoisomeri con buoni punteggi per ciascun ligando e selezionando solo una conformazione per ciascun ligando con diversi stereoisomeri. Dopo l'attracco, conservare il 20% superiore dei composti con i migliori punteggi per il prossimo passo dello screening;
(3) Extra Precision (XP), mantenendo solo gli stereoisomeri con i migliori punteggi per ciascun ligando e selezionando solo una conformazione per ciascun ligando con diversi stereoisomeri. Dopo l'attracco, conservare i primi 100 composti per il passaggio successivo dello screening;
(4) Meccanica molecolare Generalizzata Area Bornsuperfuce (MM/GBSA) per calcolare l'energia libera di legame e il ridotto. I composti candidati alla fine sono stati scretizzati in base alla somiglianza con il ligando cristallizzato di 4ews. Il processo di analisi è stato implementato principalmente utilizzando il clustering del modulo ligando in Schrödinger e la modalità era sovrapposizione di volume. I composti candidati sono stati quindi ripubblicati utilizzando MM-GBSA e i composti con un grado di abbinamento elevato sono stati selezionati per l'analisi successiva dopo l'ordinamento in base all'energia libera vincolante.

1.5 simulazione della dinamica molecolare

Le piccole molecole e i complessi proteici ottenuti dal sopracciglia sopra sono stati usati come strutture iniziali per la simulazione della dinamica molecolare [11]. Il campo di forza proteica utilizzato nella simulazione della dinamica molecolare era AMBER14SB e la molecola d'acqua era il modello a tre punti TIP3P. Ogni gruppo di sistemi dinamici è stato posto in una scatola cubica piena di molecole d'acqua e sono state definite condizioni al contorno periodiche. L'equilibrio di carica del sistema è stato raggiunto aggiungendo ioni di sodio e cloruro. Nella simulazione, il sistema è stato pre-equilibrato da 1 0 0 PS NVT ensemble e simulazioni di ensemble NPT e una simulazione di produzione di 50 ns è stata eseguita con una fase temporale di 2,0 fs sotto la temperatura costante sopra menzionata e le condizioni di equilibrio della pressione. L'interazione e la stabilità di legame del complesso proteico-ligando sono stati analizzati calcolando la deviazione quadrata media radicale (RMSD), la fluttuazione quadrata media radicale (RMSF) e la superficie accessibile al solvente (SASA) della proteina; I cambiamenti nella struttura proteica sono stati analizzati dalla conformazione della struttura secondaria.