Виртуален скрининг и молекулярна динамика Симулационна проверка на протеина на трансфера на холестерол естер от инхибитори на естествения продукт ⅱ

 

2 резултата

2.1 Изследване на протеиновата структура

Понастоящем в PDB базата данни има 3 кристални структури на CETP протеин (2Obd, 4EWS, 4F2A). Кристалната структура на 4ews, използвана в това проучване, има най -висока разделителна способност и се комбинира с мощен инхибитор, като активността достига единичното наномоларно ниво и разделителна способност от 2.59 Å. Позицията, в която се свързват протеинът и малкият молекулен инхибитор, също е единственият свързващ джоб на протеина. Повърхността на джоба е показана на фигура 1А. Вижда се, че има голям хидрофобен джоб в положението на свързване на малки молекули. Следователно, за този обвързващ джоб,
Извършва се виртуален скрининг на базата на структура. Генерирането на докинг решетъчни точки се основава на джоба, където се намира малкият молекулен инхибитор. Центърът на точката на докинг на решетката е зададен на кристализационния лиганд, размерът на външната кутия на докирането е настроен да бъде подобен на размера на кристализационния лиганд, с размер 10 × 10 × 10 Å3, а размерът на вътрешната кутия е зададен на 10 Å3, както е показано на фигура 1B.

 

Cistanche висококачествени суплементи

 

 

2.2 Виртуален скрининг въз основа на докинг

Въз основа на горните джобове бяха извършени множество кръгове на скрининг в базата данни L6000. Специфичният процес е показан на фигура 2. След виртуален скрининг с висока пропуск kcal/mol. 100-те задържани съединения се пренасочват отново с помощта на MM-GBSA и най-накрая бяха получени 49 уникални съединения. След групиране и конформационен анализ и позиционно припокриване с оригиналните кристални малки молекули, 19 -те съединения с най -добра степен на съвпадение са получени като кандидат -съединения, както е показано в таблица 1 и фигура 3.

Фиг. 1 Схематична схема на CETP протеиновия джоб (A), схематична схема на CETP протеиновия свързващ сайт (B)

Фиг. 2 Диаграма на потока на виртуален скрининг и симулация на молекулярна динамика

 

2.3 Анализ на клъстера

След клъстеринг анализ въз основа на сходството между 19 избрани съединения и кристализираните лиганди на 4ews, те бяха разделени на следните 3 категории според степента на припокриване на молекулните структури. Фигура 4А показва първия клъстер, който съдържа 14 малки молекули, което показва, че скелетите на повечето малки молекули са сходни; Фигура 4В показва втория клъстер, който съдържа 1 малка молекула, а Фигура 4С показва третия клъстер, който съдържа 4 малки молекули. Черните на фигурата са кристализирани лиганди, а останалите са малки молекули, получени чрез виртуален скрининг.

2.4 Анализ на режима на свързване

Като цяло, като се вземат предвид резултатите от докинг и обвързващата свободна енергия на 19 кандидат -съединения, най -добрите три съединения по отношение на свободна енергия бяха избрани за анализ на режима на свързване, включително, включителноCistanche Glycoside a, Theaflavins и салвианолова киселина B диметил естер. Диаграмата на режима на свързване на тези три съединения и CETP протеин беше привлечена с помощта на софтуер Pymol. Взаимодействието между аминокиселинните остатъци на трите лиганди и целевия протеин CETP насърчава свързването на протеиновия лиганд комплекс, което го прави по-стабилен комплекс.
Сред тях,Cistancheside aобразува ароматна водородна връзка с Phe463 на целевия протеин и образува ароматна водородна връзка и π-π взаимодействие с PHE263; Теафлавинът образува класическа водородна връзка с His232 на целевия протеин, образува ароматна водородна връзка с PHE263 и образува катион-π взаимодействие с Phe461; Диметил естер на салсинолова киселина В образува ароматни водородни връзки с His232 и Phe441 на целевия протеин и образува π-π взаимодействие с PHE463. Други взаимодействия на протеин-лиганд включват хидрофобни взаимодействия и солни мостове, а резултатите са показани на фигура 5.

2.5 Симулация на молекулярна динамика

2.5.1 Изчисляване на стойността на RMSD

 

Както е показано на фигура 6а, след симулацията наCistancheside A-CETP системаЗа 1 0 ns диапазонът на колебанията на RMSD е стабилен под ± 0. 1 nm, а състоянието на равновесие на RMSD показва, че силата на свързване на системата е добра. След 25 ns симулация, колебанието на теафлавин-CETP системата започна да се забавя значително и диапазонът на колебанието също беше стабилен под ± 0. 1 nm, достигайки равновесие; Стойността на RMSD на системата на диметил естер-CETP на таниновата киселина се колебае по-малко след 1 0 ns симулация, със среден RMSD 0. 2-0. 3 nm, а диапазонът на колебания е стабилен под 0,1 nm, достигащ до равносилие. В допълнение, това проучване също изчисли стойността на RMSD на лиганда.
Както се вижда от фигурата, теафлавин-CETP беше в стабилно състояние на началния етап на симулацията, докатоCistanche A-CETPи диметил-цет-CETP на таниновата киселина Б бързо се стабилизира след бърз период на колебание. Тази разлика може да бъде причинена от различни молекулярни конфигурации и разлики в силите на взаимодействие в свързващата кухина. Трите обикновено са в равновесие.

 

2.5.2 Изчисляване на стойността на RMSF въз основа на сложната система от различни лекарствени молекули и CETP

Протеин, това проучване изчисли стойността на RMSF на остатъците от протеин аминокиселини от всяка група. Както се вижда от фигура 6В, стойностите на RMSF на ключовите остатъци на трите малки молекулни съединения, действащи върху CETP, са на сравнително ниско ниво, със средна стойност от около 0. 16 nm, което показва, че свързването на CETP протеина с малък молекулен лиганд протеинът.

 

2.5.3 Изчисляване на стойността на SASA

Както се вижда от фигура 6в, саса на двата комплекса на Cistanche A-CETP и Theaflavin-CETP в ранния етап на симулацията около 0-15 ns намалява бързо, което интуитивно показва бързото свързване на лигандата, а зоната на протеиновата повърхност, изложена на разтвора, се намалява поради поведението на свързване на протеина. Намаляването на SASA може да се заключи, че лигандът е плътно свързан към активното място на протеина и може да бъде придружен от конформационни промени в свързващия джоб или дори конформационни промени в протеина. Докато симулацията продължи, поради общото подвижно движение на атомите на протеина и лиганда, SASA се увеличава до известна степен в средния етап на симулацията и се спекулира, че свързването между двете отслабва на този етап. Това може да се дължи на спада на поетапната стабилност, причинен от протеиновите конформационни смущения. След това SASA влезе в третия етап и намалява бързо до края на симулацията. Саса на комплекса от диметил-CETP група на Салвианолова киселина В е намаляла през целия процес и влезе в стабилно състояние след около 40 ns.

 

2.5.4 Анализ на конформацията на вторичната структура

Както е показано на фигура 7, съотношението на съдържанието на -helix на протеина в трите групи комплекси е най -стабилно и не се наблюдава очевидно увеличение или намаляване. В Cistancheside A -CETP може да се отбележи ясно, че съдържанието на листа намалява и намотката се увеличава в етапа на 0-25 NS, а промените в увеличаването и намаляването се възстановяват след 25 ns. В Theaflavin -CETP може да се види, че по -очевидните промени се появяват главно във взаимното преобразуване на -Burn и намотка. При диметил естер -CETP на таниновата киселина основната промяна е намаляването на -листа и увеличаването на намотката. Промяната на съдържанието на вторична структура на протеина се влияе главно от вида на аминокиселините в близост до мястото на свързване. Поради различните специфични позиции на лигандните молекули в различни комплекси и различните видове и силни страни на силите на взаимодействие, протеиновите конформации на всяка група също са различни. Като цяло, съдържанието на протеиновата вторична структура във всяка група има очевидни промени, които са тясно свързани с тясното свързване на лиганда.

 

3 дискусия

Кръвните липиди са общ термин за неутрални мазнини и липиди в плазмата. Балансът наМетаболизъм на липидите в кръвтае от решаващо значение за поддържането на жизнените дейности на клетките и организмите; Анормалният метаболизъм на липидите в кръвта е тясно свързан с появата на сърдечно -съдови и мозъчно -съдови заболявания, невродегенеративни заболявания и тумори [12-13]. Разпознаването и лечението на дислипидемия в традиционната китайска медицина е регистрирано отдавна. Традиционната китайска медицина има предимствата на богатите ресурси, различни структури, малко нежелани реакции и ниски цени. Той има добър ефект при регулирането на липидните аномалии и е широко признат в основни изследвания и клинични приложения у дома и в чужбина [14-16].
Скрининг на малки молекули от компоненти на китайската билкова медицина, които могат да се използват за регулиране иЛечение на дислипидемияОт високопропускната база данни на китайската медицина е от практическо значение. Технологията за виртуална скрининг и технологията за симулация на молекулярна динамика са една от най -важните технологии и средства в текущите изследвания на китайската медицина и могат да проверяват молекулите на лекарството в голям мащаб [17]. CETP е важен регулаторен ензим, участващ в липидния метаболизъм и RCT процеса в кръвообращението. Това проучване се фокусира върху функцията и ролята на CETP протеина. Чрез виртуални изследвания за скрининг са получени 19 кандидат -лиганди с афинитет към CETP протеин. Разнообразието на гръбнака на кандидат -лиганди се проверява чрез клъстер анализ, а топ 3 лигандните малки молекули са избрани за анализ на режим на свързване. Хидрофобното взаимодействие, π-π подреждане и солен мост между лиганда и рецептора играят важна роля за поддържане на силния афинитет на протеиновия лиганд. Това проучване също изследва стабилността на 3 кандидат-протеино-лиганд комплекси чрез симулация на MD. Резултатите показват, че графиките на RMSD, RMSF и SASA на топ 3 протеиновите лиганд комплекси обикновено са стабилни след колебанията, а амплитудата на колебанието е малка. Очевидните промени в съдържанието на вторичната структура в протеина също показват тясно свързване на протеиновия лиганд. Следователно, те се считат за потенциални кандидати за инхибитори на малки молекули с висок афинитет към CETP протеин.

 

 

Cistanche A е съединение на фенилетанол гликозидно, което се намира главно в традиционните китайски лекарства като Cistanche и Rehmannia. Масовата му фракция в Cistanche е {{0}}. 02%-0. 44%, което е основно съединение, а масовата му фракция при Рехманния е 0,02%-0. 07%, което е съединение на следите [18].

Shimoda et al. [19] съобщават, че екстрактът от цистанч може да повлияе на експресията на мРНК на транспортирането на холестерол и свързаните с метаболизма молекули при индуцирани от диета хиперхолестеролемия и показват понижаваща холестерола активност. Теафлавините са уникални компоненти, образувани по време на процеса на ферментация на черен чай, а съдържанието им в черен чай е 0. 3% -1. 5% от твърдите вещества [20]. Рандомизирано контролирано проучване установи, че чайните екстракти, богати на теафлавините, са ефективно допълнение към ниско наситената диета на мазнините и могат да намалят нивата на LDLC при възрастни с хиперхолестеролемия с добра толерантност [21]. Salvianolic acid B dimethyl ester is a fat-soluble component extracted from Salvia miltiorrhiza and is a dimethyl ester derivative of salvianolic acid B. The content of the two in Salvia miltiorrhiza is about 20:1, so salvianolic acid B dimethyl ester is a trace chemical component in the root of Salvia miltiorrhiza [22]. Предишни проучвания показват, че диметилният естер на салвианолова киселина е сходни антиоксидантни, свободни радикални почистващи и анти-аритмични фармакологични дейности като салвианолова киселина В [22-23]. 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 containing Основни съединения, обобщават и анализират тези традиционни китайски лекарства и ги комбинират с теорията за диференциация на холистичния възглед и синдрома на традиционната китайска медицина, за да формулират традиционните рецепти за китайска медицина. In addition, other CETP protein inhibitors such as isofuspastoside, diosmin, and vecinin-2 obtained through virtual screening in this study, as well as traditional Chinese medicines from which natural compounds are derived, such as forsythia, wild chrysanthemum, and rutaecarpa, can be further studied and verified in future research.