Dinámica molecular y análisis de la energía libre de Interacciones inhibidor cathepsin D: Penetración en diseño de Structure-Based Ligando.

Shuanghong Huo, 2001.

Modelamiento de Proteinas

INTRODUCCION- Se realizo Estudios en un grupo de I. CAT D de E°L. Por MD. Método de Solvente

Continuo. (MM-PBSA).

- 07 I. sintetizados por quimica combinatorial, con e/p = 1Kcal/mol y cc. =0.98

- El docking tanto en Rayos – X, y MD son concordantes, para un Péptido inhibidor unido a Cat D. geometricamente.

- Sin embargo, la función DOCK scoring basado en Fuerzas Vdw y Electrostáticas Utilizan una Cte Dieléctrica dependiente en distanciasreproduce una pobre tendencia experimental de afinidad de unión aestos Is.

- Finalmente el uso de análisis PROFEC, permitió identificar dos sustituciones posibles para mejorar la unión a uno de los mejores inhibidores de Cat D

INTRODUCCION• Catepsina D : Proteína Aspartica lisosomal, puede cortar precursores proteínicos β-

amiloideos para liberar peptidos alzeimer.

• Implicado en cáncer: de mamas y ovárico.

• Diseño de estructuras junto con química combinatorial ha sido exitosamente usado para el diseño de inhibidores no peptidicos de Cat D.

• Tomando como modelo la estructura obtenida con R- X, la catepsina humana con su I. pepstatina, se diseño una estructura con el algoritmo COMBIBUILD, a fin de buscar una nueva conformación optima estructural.

• Nuevos métodos han sido desarrollados para calcular la E°L. en forma rápida y practica. MD, MM-PBSA, LIE (Energía Lineal de Interacción), Empíricos como LUDI.

• LIE, método semiempirico, propuesto por Aqvist. (calcula el Peso de Interacciones Electrostáticas y vdW). Interacciones entre el ligando y el receptor.

Objetivo1.- Si el método MM-PBSA proporciona una evaluación cuantitativa de la unión de un grupo de compuestos de CatD con parámetros no adjuntos de los factores de peso de las interacciones E° y vdW.

2.- Exploraron modificaciones de estos compuestos que pueden dar alta afinidad de union a ligandos.

Calculo de la unión del diseño de inhibidores de CatD usando

el método MM-PBSA. Que combina modelos de solvatacion internos y

externos, por (PB).

Modelo mecánico molecular de los inhibidores

• Parm94 (AMBER) no incluye cargas• Optimización geométrica con AM1 • RHF/6-31G cálculo de punto individual

con Gaussian 98 (potenciales electrostáticos).

• Método RESP para el acomodo de las cargas de cada inhibidor

• Parm99 (parametros de enlace, angulo, angulo de torsion y vdW)

y =0.92 kcal/mol b= 0.00542 kcal/mol A°2

Conformación inicial del complejo CatD-EHMA

D33 (cadena A) , D231 (cadena B)

EHD(R) epímero

• R1: no modificaciones• R3: oxígeno de unión de R3, podría ser sustituido por

un átomo positivamente cargado, pero….

• La conformación dicloro-fenilo está restringida por el oxigeno de unión.

• Debido al gran cambio conformacional que causaría reemplazar el oxígeno de unión, esto se rechaza

R4• Reemplazo de H con

grupos grandes para R4 y grupos cargados (+) al fenilo

• Ellman: inhibidor con sustituyentes grandes tolerados por rearreglos de la proteína que PROFEC no detecta R1

R2

R3

R4

R2

H53 NH2 (+)

H52 F (-)

D75: potencial aceptor de H

Simulación MD

R1

R2

R3

R4

• H53: Desolvatación: penalty incremetada• La conformación del ligando cambia• La red de enlaces de hidrógenos cambia Tabla2• El en electrostática se contrarresta con el alto costo de

desolvatación: 12,2 kcal/mol• H52: en interacciones vdW, pero las interacciones

electrostáticas son menos favorables 9,6, el costo de desolvatación es un poco menor

Conclusiones

• Se ha estudiado la energía de unión• Los resultados de las simulaciones MD coincidieron

con las estructuras cristalizadas