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

 

2 risultati

2.1 Indagine sulla struttura proteica

Attualmente, ci sono 3 strutture cristalline della proteina CETP nel database PDB (2OBD, 4EWS, 4F2A). La struttura cristallina 4ews utilizzata in questo studio ha la massima risoluzione ed è combinata con un potente inibitore, con attività che raggiunge il singolo livello nanomolare e una risoluzione di 2,59 Å. La posizione in cui si legano la proteina e l'inibitore della piccola molecola è anche l'unica tasca di legame della proteina. La superficie della tasca è mostrata nella Figura 1A. Si può vedere che c'è una grande tasca idrofobica nella posizione di legame delle piccole molecole. Pertanto, per questa tasca di rilegatura,
È stato eseguito lo screening virtuale basato sulla struttura. La generazione di punti della griglia di docking si basa sul sito tascabile in cui si trova l'inibitore delle piccole molecole. Il centro del punto della griglia di docking è impostato sul ligando di cristallizzazione, la dimensione della scatola esterna di docking è impostata per essere simile alla dimensione del ligando di cristallizzazione, con una dimensione di 10 × 10 × 10 Å3 e la dimensione della scatola interna è impostata su 10 Å3, come mostrato nella Figura 1b.

 

Sublicements di alta qualità cistanche

 

 

2.2 Screening virtuale basato sul docking

Sulla base delle tasche sopra, sono stati eseguiti più round di screening sul database L6000. Il processo specifico è mostrato nella Figura 2. Dopo lo screening virtuale ad alto rendimento, lo screening virtuale di precisione standard e lo screening virtuale ultra-precisione, sono stati mantenuti 100 composti, tra cui il punteggio di docking molecolare più alto era −16.991 Kcal/mol (1 Cal=4. 2 j), il più basso era −13.009 KCal e la media —14,96 Kcal/mol. I 100 composti trattenuti sono stati ripropositi usando MM-GBSA e sono stati finalmente ottenuti 49 composti unici. Dopo l'analisi del cluster e conformazionale e la sovrapposizione posizionale con le piccole molecole cristalline originali, i 19 composti con il miglior grado di abbinamento sono stati ottenuti come composti candidati, come mostrato nella Tabella 1 e nella Figura 3.

Fig. 1 Diagramma schematico della tasca di legame della proteina CETP (A), diagramma schematico del sito di legame della proteina CETP (B)

Fig. 2 Diagramma di flusso di screening virtuale e simulazione della dinamica molecolare

 

2.3 Analisi dei cluster

Dopo l'analisi del clustering basata sulla somiglianza tra i 19 composti selezionati e i ligandi cristallizzati di 4ews, sono stati divisi nelle seguenti 3 categorie in base al grado di sovrapposizione delle strutture molecolari. La Figura 4A mostra il primo cluster, che contiene 14 piccole molecole, indicando che gli scheletri della maggior parte delle piccole molecole sono simili; La Figura 4b mostra il secondo cluster, che contiene 1 piccola molecola, e la Figura 4C mostra il terzo cluster, che contiene 4 piccole molecole. Quelli neri nella figura sono ligandi cristallizzati e il resto sono piccole molecole ottenute mediante screening virtuale.

2.4 Analisi della modalità di associazione

Considerando in modo completo i punteggi di docking e l'energia libera vincolante di 19 composti candidati, i primi tre composti in termini di energia libera di legame sono stati finalmente selezionati per l'analisi della modalità di legame, anchecistanche glicoside a, Theaflavins e acido salvianolico B dimetil estere. Il diagramma della modalità di legame di questi tre composti e proteina CETP è stato disegnato utilizzando il software Pymol. L'interazione tra i residui di aminoacidi dei tre ligandi e la proteina bersaglio CETP ha promosso il legame del complesso proteico-ligando, rendendolo un complesso più stabile.
Tra loro,Cistancheside aforma un legame idrogeno aromatico con PHE463 della proteina bersaglio e forma un legame idrogeno aromatico e interazione di impilamento π-π con PHE263; Theaflavin forma un legame idrogeno classico con His232 della proteina bersaglio, forma un legame idrogeno aromatico con PHE263 e forma un'interazione cation-π con PHE461; Il dimetil estere dell'acido salvianolico B forma i legami idrogeno aromatici con His232 e Phe441 della proteina bersaglio e forma un'interazione di impilamento π-π con PHE463. Altre interazioni proteina-ligando includono interazioni idrofobiche e ponti sale e i risultati sono mostrati nella Figura 5.

2.5 simulazione della dinamica molecolare

2.5.1 Calcolo del valore RMSD

 

Come mostrato nella Figura 6A, dopo la simulazione delSistema A-CETP CistanchesidePer 1 0 ns, l'intervallo di fluttuazione RMSD è stabile di seguito ± 0. 1 nm e lo stato di equilibrio di RMSD indica che la forza di legame del sistema è buona. Dopo 25 ns di simulazione, la fluttuazione del sistema Theaflavin-CETP ha iniziato a rallentare in modo significativo e l'intervallo di fluttuazione era anche stabile al di sotto di ± 0. 1 nm, raggiungendo l'equilibrio; Il valore RMSD del sistema di dimetil ester-CETP di acido tannico fluttuava meno dopo 1 0 ns di simulazione, con un RMSD medio di 0. 2-0. 3 nm e l'intervallo di fluttuazione era stabile al di sotto di 0,1 nm, raggiungendo l'equilibrio. Inoltre, questo studio ha anche calcolato il valore RMSD del ligando.
Come si può vedere dalla figura, il CETP Theaflavin era in uno stato stabile nella fase iniziale della simulazione, mentre ilCistanche A-CETPe l'acido tannico B dimetil estere-CETP si stabilizza rapidamente dopo un periodo di fluttuazione rapida. Questa differenza può essere causata da diverse configurazioni molecolari e differenze nelle forze di interazione nella cavità di legame. I tre sono generalmente in equilibrio.

 

2.5.2 Calcolo del valore RMSF basato sul sistema complesso di diverse molecole di farmaci e CETP

Proteina, questo studio ha calcolato il valore RMSF dei residui di aminoacidi proteici di ciascun gruppo. Come si può vedere dalla Figura 6b, i valori di RMSF dei residui chiave dei tre piccoli composti molecole che agiscono su CETP sono a un livello relativamente basso, con un valore medio di circa 0. 16 nm, indicando che il legame della proteina CETP con i ligandi di piccole molecole promuove la stabilità spaziale della proteina e quindi la stabilità tra la stabilità del Ligand di Ligand e il legame tra il Ligand di Ligand e il legame tra il Ligand di Ligand e il legame tra il Ligand di Ligand e il legame tra il Ligand di Ligand e il legame tra il Ligand di Ligand. proteina.

 

2.5.3 Calcolo del valore SASA

Come si può vedere dalla Figura 6C, la SASA dei due complessi di Cistanche A-CETP e Theaflavin-CETP nella fase iniziale della simulazione attorno a 0-15 ns è diminuita rapidamente, il che indica intuitivamente il rapido legame del ligando e l'area della superficie proteica esposta al solvente è ridotta a causa del comportamento di vincolo. La diminuzione della SASA si può dedurre che il ligando è strettamente legato al sito attivo della proteina e può essere accompagnato da cambiamenti conformazionali nella tasca di legame o persino a cambiamenti conformazionali nella proteina. Man mano che la simulazione continuava, a causa del comune movimento di rotolamento degli atomi della proteina e del ligando, la SASA sia aumentata in una certa misura nella fase centrale della simulazione, e si ipotizza che il legame tra i due indeboliti in questa fase. Ciò può essere dovuto al declino della stabilità messa in scena causata dal disturbo conformazionale proteico. Successivamente, SASA entrò nel terzo stadio e diminuì rapidamente fino alla fine della simulazione. Il SASA del complesso del gruppo di cime-cETP di dimetil acido B salvianolico è diminuita durante l'intero processo ed è entrato in uno stato stabile dopo circa 40 ns.

 

2.5.4 Analisi della conformazione della struttura secondaria

Come mostrato nella Figura 7, il rapporto di contenuto -elix della proteina nei tre gruppi di complessi è il più stabile e non si osserva alcun aumento o diminuzione evidente. In Cistancheside A -CETP, si può chiaramente osservato che il contenuto del foglio diminuisce e la bobina aumenta nello stadio di 0-25 ns e l'aumento e la riduzione delle variazioni vengono ripristinate dopo 25 ns. In Theaflavin -CETP, si può vedere che i cambiamenti più evidenti appaiono principalmente nella conversione reciproca di -turn e bobina. Nell'acido tannico B dimetil estere -CETP, la variazione principale è la diminuzione del foglio e l'aumento della bobina. Il cambiamento del contenuto della struttura secondaria proteica è principalmente influenzato dal tipo di aminoacidi vicino al sito di legame. A causa delle diverse posizioni specifiche delle molecole di ligando in diversi complessi e dei diversi tipi e punti di forza delle forze di interazione, anche le conformazioni proteiche di ciascun gruppo sono diverse. In generale, il contenuto della struttura secondaria proteica in ciascun gruppo ha evidenti cambiamenti, che è strettamente correlato al legame stretto del ligando.

 

3 discussione

I lipidi nel sangue sono un termine generale per grassi neutri e lipidi nel plasma. L'equilibrio dimetabolismo lipidico nel sangueè fondamentale per mantenere le attività di vita delle cellule e degli organismi; Il metabolismo lipidico del sangue anormale è strettamente correlato al verificarsi di malattie cardiovascolari e cerebrovascolari, malattie neurodegenerative e tumori [12-13]. Il riconoscimento e il trattamento della dislipidemia nella medicina tradizionale cinese sono stati registrati per molto tempo. La medicina tradizionale cinese ha i vantaggi di risorse ricche, strutture diverse, poche reazioni avverse e prezzi bassi. Ha un buon effetto nella regolazione delle anomalie lipidiche ed è stato ampiamente riconosciuto nella ricerca di base e nelle applicazioni cliniche in patria e all'estero [14-16].
Screening di piccole molecole di componenti di medicina a base di erbe cinesi che possono essere utilizzate per la regolazione eTrattamento della dislipidemiaDa un database monomero di medicina cinese ad alto rendimento è di significato pratico. La tecnologia di screening virtuale e la tecnologia di simulazione della dinamica molecolare sono una delle tecnologie e dei mezzi più importanti nelle attuali ricerche sulla medicina cinese e possono proiettare le molecole di farmaci su larga scala [17]. Il CETP è un importante enzima regolatorio coinvolto nel metabolismo lipidico e nel processo RCT nella circolazione sanguigna. Questo studio si concentra sulla funzione e sul ruolo della proteina CETP. Attraverso la ricerca di screening virtuale, sono stati ottenuti 19 ligandi candidati con affinità con la proteina CETP. La diversità della spina dorsale dei ligandi candidati è stata verificata mediante analisi dei cluster e le prime 3 molecole di ligandi sono state selezionate per l'analisi della modalità di legame. L'interazione idrofobica, lo stacking π-π e il ponte salato tra ligando e recettore svolgono un ruolo importante nel mantenere la forte affinità del ligando proteico. Questo studio ha anche esplorato la stabilità dei 3 complessi candidati-ligando proteici attraverso la simulazione MD. I risultati hanno mostrato che i grafici RMSD, RMSF e SASA dei 3 complessi di ligando proteica TOP tendevano a essere stabili dopo le fluttuazioni e l'ampiezza della fluttuazione era piccola. Gli evidenti cambiamenti nel contenuto della struttura secondaria della proteina hanno anche indicato lo stretto legame del ligando proteico. Pertanto, sono considerati potenziali candidati per inibitori di piccole molecole con elevata affinità con la proteina CETP.

 

 

La cistanche A è un composto glicoside feniletanolo, che si trova principalmente nelle medicine tradizionali cinesi come la cistanche e la rehmannia. La sua frazione di massa in cistanche è {{0}}. 02%-0. 44%, che è un composto importante, e la sua frazione di massa in rehmannia è 0,02%-0. 07%, che è un composto di trace [18].

Shimoda et al. [19] ha riferito che l'estratto di cistanche può influire sull'espressione di mRNA del trasporto di colesterolo e delle molecole correlate al metabolismo nei topi ipercolesterolemia indotti dalla dieta e mostrare attività di lempare al colesterolo. Le theaflavins sono componenti unici formati durante il processo di fermentazione del tè nero e il loro contenuto nel tè nero è 0. 3% -1. 5% di solidi [20]. Uno studio randomizzato controllato ha scoperto che gli estratti di tè ricchi di teaflavine sono un'aggiunta efficace a una dieta a basso contenuto di grassi e può ridurre i livelli di LDLC negli adulti con ipercolesterolemia con buona tolleranza [21]. L'acido salvianolico B dimetil estere è un componente solubile in grasso estratto da Salvia miltirriza ed è un derivato di dimetil estere dell'acido salvianolico B. Il contenuto dei due nella Salvia Miltirriza [22, quindi è di circa 20: 1, quindi il dimetile estere è un tracce chimico nella radice della radice della salviiza. Precedenti studi hanno dimostrato che l'acido salvianolico B dimetil estere ha attività antiossidanti, di scavenging dei radicali liberi e anti-arritmici simili come acido salvianolico b [22-23]. Pertanto, i composti delle piccole molecole naturali cistanche deserticola A, le teaflavine e l'acido salvianolico B dimetil ester screendate dallo screening virtuale e dalla simulazione della dinamica molecolare in questo studio non solo possono essere usate per la scoperta e l'ottimizzazione della proteina CETP dei composti di inibitore della proteina CETP. I composti chiave, riassumono e analizzano questi medicinali tradizionali cinesi e li combinano con la visione olistica e la teoria della differenziazione della sindrome della medicina tradizionale cinese per formulare le prescrizioni tradizionali di medicina cinese. Inoltre, altri inibitori della proteina CETP come isofuspastoside, diosmina e vecinina -2 ottenuti attraverso lo screening virtuale in questo studio, così come i medicinali cinesi tradizionali da cui sono derivati ​​i composti naturali, come la forsythia, il Chrysanthemum e la Rutaecarpa, possono essere ulteriormente studiati e verificati in futura ricerca.