Triagem virtual e verificação de simulação de dinâmica molecular da proteína de transferência de éster de colesterol de inibidores de produtos naturais ⅱ

 

2 resultados

2.1 Investigação da estrutura de proteínas

Atualmente, existem 3 estruturas cristalinas da proteína CETP no banco de dados PDB (2OBD, 4EWS, 4F2A). A estrutura cristalina 4EWS usada neste estudo tem a maior resolução e é combinada com um inibidor potente, com a atividade atingindo o nível nanomolar único e uma resolução de 2,59 Å. A posição em que a proteína e o inibidor de moléculas pequenas se ligam também é a única bolsa de ligação da proteína. A superfície da bolsa é mostrada na Figura 1A. Pode -se observar que há uma grande bolsa hidrofóbica na posição de ligação à molécula pequena. Portanto, para este bolso de ligação,
A triagem virtual baseada em estrutura foi realizada. A geração de pontos da grade de acoplamento é baseada no local de bolso, onde o inibidor de molécula pequena está localizado. O centro do ponto da grade de acoplamento é definido para o ligante de cristalização, o tamanho da caixa externa de acoplamento é definido como semelhante ao tamanho do ligante de cristalização, com um tamanho de 10 × 10 × 10 Å3, e o tamanho da caixa interna é definido como 10 Å3, como mostrado na Figura 1b.

 

Cistanche de alta qualidade suppllements

 

 

2.2 Triagem virtual com base no encaixe

Com base nos bolsos acima, várias rodadas de triagem foram realizadas no banco de dados L6000. O processo específico é mostrado na Figura 2. Após a triagem virtual de alto rendimento, a triagem virtual de precisão padrão e a triagem virtual de ultra-precisão, foram retidos 100 compostos, entre os quais a maior pontuação molecular de docking foi -1.991 kcal/mol (1 cal {8}}}. 2), o mais baixo. Kcal/mol. Os 100 compostos retidos foram re-pontuados usando MM-GBSA e 49 compostos exclusivos foram finalmente obtidos. Após o agrupamento e a análise conformacional e a sobreposição posicional com as pequenas moléculas cristalinas originais, os 19 compostos com o melhor grau de correspondência foram obtidos como compostos candidatos, conforme mostrado na Tabela 1 e na Figura 3.

Fig. 1 Diagrama esquemático da bolsa de ligação à proteína CETP (a), diagrama esquemático do local de ligação à proteína CETP (B)

Fig. 2 Fluxograma de triagem virtual e simulação de dinâmica molecular

 

2.3 Análise de cluster

Após a análise de agrupamento com base na semelhança entre os 19 compostos selecionados e os ligantes cristalizados de 4ews, eles foram divididos nas 3 categorias a seguir, de acordo com o grau de sobreposição de estruturas moleculares. A Figura 4a mostra o primeiro cluster, que contém 14 pequenas moléculas, indicando que os esqueletos da maioria das moléculas pequenas são semelhantes; A Figura 4b mostra o segundo cluster, que contém 1 molécula pequena, e a Figura 4C mostra o terceiro cluster, que contém 4 pequenas moléculas. Os pretos da figura são ligantes cristalizados e o restante são pequenas moléculas obtidas por triagem virtual.

2.4 Análise do modo de ligação

Ao considerar de maneira abrangente as pontuações de acoplamento e a energia livre de ligação de 19 compostos candidatos, os três principais compostos em termos de energia livre de ligação foram finalmente selecionados para análise do modo de ligação, incluindoCistanche Glycoside a, teaflavinas e ácido salvianólico B dimetil éster. O diagrama do modo de ligação desses três compostos e a proteína CETP foi desenhada usando o software Pymol. A interação entre os resíduos de aminoácidos dos três ligantes e a proteína alvo CETP promoveu a ligação do complexo proteína-ligante, tornando-o um complexo mais estável.
Entre eles,Cistancheside aforma uma ligação aromática de hidrogênio com PHE463 da proteína alvo e forma uma ligação aromática de hidrogênio e interação de empilhamento π-π com o PHE263; A theaflavina forma uma ligação clássica de hidrogênio com His232 da proteína alvo, forma uma ligação aromática de hidrogênio com o PHE263 e forma uma interação cátion-π com o PHE461; O éster dimetil do ácido salvianólico B forma ligações aromáticas de hidrogênio com His232 e PHE441 da proteína alvo e forma uma interação π-π de empilhamento com PHE463. Outras interações proteicas-ligantes incluem interações hidrofóbicas e pontes de sal, e os resultados são mostrados na Figura 5.

2.5 simulação de dinâmica molecular

2.5.1 Cálculo de valor RMSD

 

Como mostrado na Figura 6a, após a simulação doCistancheside A-Cetp SystemPara 1 0 ns, a faixa de flutuação RMSD é estável abaixo de ± 0. 1 nm, e o estado de equilíbrio de RMSD indica que a força de ligação do sistema é boa. Após 25 ns de simulação, a flutuação do sistema Theaflavin-Cetp começou a desacelerar significativamente, e a faixa de flutuação também foi estável abaixo de ± 0. 1 nm, atingindo o equilíbrio; O valor RMSD do ácido tânico B dimetil éster-Cetp System flutuou menos após 1 0 ns de simulação, com um RMSD médio de 0. 2-0. Além disso, este estudo também calculou o valor RMSD do ligante.
Como pode ser visto a partir da figura, o theaflavin-cetp estava em um estado estável no estágio inicial da simulação, enquanto oCistanche A-Cetpe o ácido tânico B dimetil éster-Cetp estabilizou rapidamente após um período de flutuação rápida. Essa diferença pode ser causada por diferentes configurações moleculares e diferenças nas forças de interação na cavidade de ligação. Os três estão geralmente em equilíbrio.

 

2.5.2 Cálculo de valor RMSF com base no sistema complexo de diferentes moléculas de drogas e CETP

Proteína, este estudo calculou o valor RMSF dos resíduos de aminoácidos de proteínas de cada grupo. Como pode ser visto na Figura 6b, os valores RMSF dos principais resíduos dos três compostos de moléculas pequenos que atuam no CETP estão em um nível relativamente baixo, com um valor médio de cerca de 0. proteína.

 

2.5.3 Cálculo do valor da SASA

Como pode ser visto na Figura 6C, o SASA dos dois complexos de Cistanche A-CETP e TheAflavin-Cetp no estágio inicial da simulação em torno de 0-15 ns diminuiu rapidamente, o que indica intuitivamente a ligação rápida do ligante e a área da proteína exposta ao solvente do solo é o solvente. A diminuição da SASA pode inferir -se que o ligante está fortemente ligado ao local ativo da proteína e pode ser acompanhado por alterações conformacionais na bolsa de ligação ou mesmo alterações conformacionais na proteína. À medida que a simulação continuava, devido ao movimento comum dos átomos da proteína e do ligante, a SASA aumentou em certa medida no estágio médio da simulação, e especula -se que a ligação entre os dois enfraquecida nesta fase. Isso pode ser devido ao declínio da estabilidade encenado causado pelo distúrbio conformacional da proteína. Depois disso, a SASA entrou no terceiro estágio e diminuiu rapidamente até o final da simulação. O SASA do complexo do ácido salvianólico B dimetil éster-CETP Group diminuiu durante todo o processo e entrou em um estado estável após cerca de 40 ns.

 

2.5.4 Análise de conformação da estrutura secundária

Como mostrado na Figura 7, a razão de conteúdo de hélice da proteína nos três grupos de complexos é a mais estável, e não é observado aumento ou diminuição óbvia. No Cistancheside A -Cetp, pode -se observar claramente que o conteúdo de folha diminui e a bobina aumenta no estágio de 0-25 ns, e as alterações de aumento e diminuição são restauradas após 25 ns. No theaflavin -cetp, pode -se observar que as mudanças mais óbvias aparecem principalmente na conversão mútua de Turn e bobina. No ácido tânico B dimetil éster -cetp, a principal mudança é a diminuição da folha e o aumento da bobina. A mudança do conteúdo da estrutura secundária de proteínas é afetada principalmente pelo tipo de aminoácido próximo ao local de ligação. Devido às diferentes posições específicas das moléculas de ligante em diferentes complexos e aos diferentes tipos e forças das forças de interação, as conformações de proteínas de cada grupo também são diferentes. Em geral, o conteúdo da estrutura secundária de proteínas em cada grupo tem mudanças óbvias, que estão intimamente relacionadas à ligação rígida do ligante.

 

3 discussão

Os lipídios sanguíneos são um termo geral para gorduras e lipídios neutros no plasma. O equilíbrio deMetabolismo lipídico no sangueé crucial para manter as atividades de vida das células e organismos; O metabolismo lipídico do sangue anormal está intimamente relacionado à ocorrência de doenças cardiovasculares e cerebrovasculares, doenças neurodegenerativas e tumores [12-13]. O reconhecimento e tratamento da dislipidemia na medicina tradicional chinesa foi registrada há muito tempo. A medicina tradicional chinesa tem as vantagens de recursos ricos, estruturas diversas, poucas reações adversas e preços baixos. Ele tem um bom efeito na regulação das anormalidades lipídicas e tem sido amplamente reconhecido em pesquisas básicas e aplicações clínicas em casa e no exterior [14-16].
Triagem pequenas moléculas de componentes de medicina de ervas chineses que podem ser usados ​​para o regulamento eTratamento da dislipidemiaDe um banco de dados de monômero de medicina chinesa de alto rendimento é de importância prática. A tecnologia de triagem virtual e a tecnologia de simulação de dinâmica molecular são uma das tecnologias e meios mais importantes na pesquisa atual de medicina chinesa e podem rastrear moléculas de medicamentos em larga escala [17]. O CETP é uma importante enzima regulatória envolvida no metabolismo lipídico e no processo de ECR na circulação sanguínea. Este estudo se concentra na função e papel da proteína CETP. Através da pesquisa de triagem virtual, foram obtidos 19 ligantes candidatos com afinidade com a proteína CETP. A diversidade da espinha dorsal dos ligantes candidatos foi verificada por análise de cluster e as 3 principais moléculas do ligante foram selecionadas para análise do modo de ligação. A interação hidrofóbica, o empilhamento π-π e a ponte de sal entre o ligante e o receptor desempenham um papel importante na manutenção da forte afinidade do ligante proteico. Este estudo também explorou a estabilidade de três complexos candidatos a proteínas-ligantes através da simulação de MD. Os resultados mostraram que os gráficos RMSD, RMSF e SASA dos 3 principais complexos proteicos-ligantes tendiam a ser estáveis ​​após as flutuações, e a amplitude da flutuação era pequena. As mudanças óbvias no conteúdo da estrutura secundária da proteína também indicaram a ligação próxima do ligante proteico. Portanto, eles são considerados candidatos em potencial para inibidores de pequenas moléculas com alta afinidade com a proteína CETP.

 

 

Cistanche A é um composto de glicosídeo feniletanol, que é encontrado principalmente em medicamentos tradicionais chineses, como Cistanche e Rehmannia. Sua fração de massa em Cistanche é {{0}}.

Shimoda et al. [19] relataram que o extrato de cistanche pode afetar a expressão do mRNA do transporte de colesterol e moléculas relacionadas ao metabolismo em camundongos hipercolesterolemia induzidos pela dieta e mostrar atividade de colesterol. Os teaflavins são componentes únicos formados durante o processo de fermentação do chá preto, e seu conteúdo no chá preto é 0. 3% -1. 5% dos sólidos [20]. Um estudo clínico randomizado descobriu que os extratos de chá ricos em teaflavinas são um complemento eficaz a uma dieta de gordura com baixa saturação e podem reduzir os níveis de LDLC em adultos com hipercolesterolemia com boa tolerância [21]. O ácido salvianólico B dimetil éster é um componente solúvel em gordura extraído da Salvia Miltiorrhiza e é um derivado de éster dimetil do ácido salvianólico B. O conteúdo dos dois no estro de Salvia Miltiorrhiza é de cerca de 20: 1, Salvianolic Dimetil ester é um componente químico de Índice Miletia. Estudos anteriores mostraram que o ácido salvianólico B dimetil éster possui atividades farmacológicas antioxidantes, radicais livres e anti-arrítmica como ácido salvianólico B [{16}}]. Therefore, the natural small molecule compounds Cistanche deserticola A, theaflavins, and salvianolic acid B dimethyl ester screened out by virtual screening and molecular dynamics simulation in this study can not only be used for the discovery and optimization of CETP protein inhibitor lead compounds, but also can better understand the action process of traditional Chinese medicine lipid-regulating treatment from the molecular mechanism, help screen traditional Chinese medicine materials Contendo compostos -chave, resumem e analisam esses medicamentos tradicionais chineses e combine -os com a teoria holística da visão e da síndrome da medicina tradicional chinesa para formular prescrições tradicionais da medicina chinesa. Além disso, outros inibidores de proteínas CETP, como isofusposídeo, diosmin e vecinina -2} obtidos por meio de triagem virtual neste estudo, bem como medicamentos tradicionais chineses dos quais os compostos naturais são derivados, como forsythia, que serem estudados e rutas.