14-Amaliy mashg‘ulot. Mavzu: Ligand, retseptor ta’sirlashuvlarini oldindan aytish. Dars maqsadi

14-Amaliy mashg‘ulot.
Mavzu: Ligand, retseptor ta’sirlashuvlarini oldindan aytish.
Dars maqsadi: Talabalarga Ligand, retseptor ta’sirlashuvlarini oldindan aytish bo’yicha ma’lumot berish va AutoDock dasturida ishlash bo’yicha amaliy ko’nikma uyg’otish.
Kerakli jihoz va preparatlar: Kampyuter va uning dasturlari, internet tarmog’i, videoprektor.
Ishning mazmuni: Protein-ligandlarning o'zaro ta'sirini o'rganish va dori-darmonlarni kashf qilish va ishlab chiqish uchun hisoblash uchun docking keng qo'llaniladi. Odatda jarayon ma'lum strukturaning maqsadi bilan boshlanadi, masalan, dorivor ahamiyatga ega bo'lgan fermentning kristallografik tuzilishi. Docking keyinchalik bog'langan konformatsiyani va kichik molekulalarning nishonga bog'langan erkin energiyasini bashorat qilish uchun ishlatiladi. Yagona o'rnatish tajribalari maqsad funktsiyasini o'rganish uchun foydalidir va virtual skrining, bu erda katta birikmalar kutubxonasi joylashtirilgan va tartiblangan, dori ishlab chiqarish uchun yangi inhibitorlarni aniqlash uchun ishlatilishi mumkin.
AutoDock - bu kichik molekulalarni makromolekulyar retseptorlarga hisoblash va virtual skrining qilish uchun ochiq kodli bepul dasturiy ta'minot to'plami. Hozirgi vaqtda to'plam bir nechta qo'shimcha vositalarni o'z ichiga oladi:

• 
  AutoDock Vina : oddiy ball funksiyasi va tezkor gradientni optimallashtirish konformatsion qidiruviga asoslangan kalit topshiriqli hisoblash docking dasturi. 1
  
• 
  AutoDock : empirik erkin energiya kuchi maydoniga va tezkor Lamark genetik algoritmini qidirish usuli 2 , 3 -ga asoslangan hisoblash docking dasturi .
  
• 
  Raccoon2 : virtual skrining va tahlil qilish uchun interaktiv grafik vosita 4 .
  
• 
  AutoDockTools : koordinatalarni tayyorlash, joylashtirish va tahlil qilish uchun interaktiv grafik vosita. 5
  
• 
  AutoLigand : retseptorlari bilan bog'lanishning optimal joylarini bashorat qilish uchun dastur.
  

AutoDock to'plami, shu jumladan manba, bepul mavjud va tadqiqot va dori-darmonlarni topishda keng qo'llanilgan.
Hozirgi vaqtda ligandlarni hisoblash uchun turli xil akademik va tijorat usullari mavjud ( joriy usullarni keng ko'lamli ko'rib chiqish uchun Ref 1 ga qarang). Ushbu usullarning aksariyati hisob-kitoblarni qulay qilish uchun muammoni ikki usulda soddalashtiradi. Birinchidan, konformatsion bo'shliq tizimga qattiq retseptor va liganddagi qattiq bog'lanish burchaklari va uzunliklari kabi cheklovlar qo'yish orqali kamayadi. Ikkinchidan, konformatsiyani qidirishning har bir bosqichida pozalarni tez baholash uchun ko'pincha bog'lanishning empirik erkin energiyalariga asoslangan soddalashtirilgan ball funksiyasi qo'llaniladi.
Bularning ikkalasi ham jiddiy cheklovlardir va agar yanada aniqroq konformatsion qidiruv yoki energiyani bashorat qilish zarur bo'lsa, foydalanuvchilar molekulyar dinamika yoki erkin energiya buzilishi kabi vositalardan foydalanishlari kerak. Ushbu vositalar hisoblash o'rnatish usullarini to'ldiradi, chunki o'rnatish usullari odatda kengroq konformatsion makonni qidiradi, ammo yanada ilg'or usullar konformatsion landshaftning mahalliy hududida konformatsiya va energiyani aniqroq bashorat qilishi mumkin.
Energiyani baholash uchun tezkor usulni talab qilish cheklovlari juda cheklangan bo'lgan hollarda natijalarni yaxshilash uchun ilg'or o'rnatish usullaridan foydalanish mumkin. Misol uchun, ko'plab joylashtirish usullari retseptor uchun qattiq modelni qo'llaydi, bu ko'pincha bog'langanda sezilarli induktsiyalangan oqsillar uchun noto'g'ri natijalarga olib keladi. AutoDock retseptorlaridagi cheklangan konformatsion o'zgarishlarni hisobga olish uchun retseptorlarning yon zanjirlarini aniq davolash usulini o'z ichiga oladi. Bundan tashqari, buyurtma qilingan suv molekulalari ko'pincha ligandlar va retseptorlar o'rtasidagi o'zaro ta'sirga vositachilik qiladi va tanlangan suvlarni aniq tozalashning ilg'or usullari AutoDock-da amalga oshirildi. Ushbu ilg'or usullarning ikkalasi ham ushbu protokolda ko'rsatilgan.
Ko'pgina hisobotlarda AutoDock (yaqinda Sousa va boshq. 7 tomonidan ko'rib chiqilgan ) kabi mashhur docking usullarining ishlashi taqqoslangan. Turli usullar aniq maqsadlarga qarab turli muvaffaqiyat stavkalariga erishishi mumkin, lekin umuman olganda, ularning barchasi bir qator turli xil protein-ligand komplekslarida sinovdan o'tganda bir xil ishlaydi: ularning barchasi dori o'lchamidagi molekulalar uchun bog'langan komplekslarni bashorat qilishda yaxshi ishlaydi, taxminlar bilan. Agar retseptorda sezilarli harakat talab qilinmasa, taxminan 2-3 kkal/mol xatolik bilan bog'lanishning erkin energiyalari. Muayyan tizim uchun o'rnatish usulini sozlash yoki tizimning yanada murakkab va hisoblash intensiv parametrlariga o'tish orqali yaxshi natijalarga erishish mumkin.