Молекулярний докінг монометинових ціанінових барвників з амілоїдними фібрилами лізоциму
Анотація
Агрегація білків у високовпорядковані супрамолекулярні агрегати є ознакою багатьох дегенеративних захворювань, включаючи неврологічні розлади (хвороби Паркінсона, Альцгеймера та Хантінгтона), діабет ІІ типу, системний амілоїдоз, енцефалопатію, тощо. Самий простий і ефективних метод детектування та характеризації амілоїдних фібрил in vitro та візуалізація амілоїдних включень in vivo базується на використанні зондів, чутливих до бета-складчастих мотивів. Для створення нових амілоїд-специфічних барвників і оптимізації уже існуючих сполук, важливо розуміти на молекулярному та атомному рівнях механізми їх взаємодії у центрах зв’язування. Серед особливо корисних методів, здатних забезпечити розуміння механізмів різних типів біомолекулярних взаємодій на атомному рівні, є метод молекулярного докінгу. У даній роботі метод молекулярного докінгу використовувався для дослідження взаємодії між монометиновими ціаніновими барвниками та амілоїдними фібрилами лізоциму, що були побудовані з K-пептиду лізоциму GILQINSRW (залишки 54–62 білка дикого типу). За допомогою програмного інтерфейсу AutoDOCK і профайлера білок-лігандної взаємодії PLIP встановлено: 1) монометини взаємодіють з поверхнею фібрили (з ароматичними залишками на вершині β-листа або з краями β-листа); ii) зв’язування барвників відбувається за рахунок гідрофобними взаємодій, сольових містків та водневими зв’язків між аліфатичними замісниками на атомі азоту бензотіазолової частини молекул барвника та амілоїдної фібрили лізоциму; iii) варіації в структурі ціанінів та в скручуванні амілоїду лізоциму не вплинули в значній мірі на спосіб взаємодію ціанінів.
Завантаження
Посилання
J. Fan, A. Fu, and L. Zhang, Quant. Biol. 7(2), 83-89 (2019). https://doi.org/10.1007/s40484-019-0172-y
T. Lengauer, and M. Rarey, Cur. Opin. Struct. Biol. 6, 402-406 (1996). https://doi.org/10.1016/S0959-440X(96)80061-3
N.S. Pagadala, K. Syed, and J. Tuszynski, Biophys Rev. 9, 91-102 (2017), https://doi.org/10.1007/s12551-016-0247-1
P.H.M. Torres, A.S.R. Sodero, P. Jofily, F.P. Silva-Jr, Int. J. Mol. Sci. 20, 4574 (2019). https://doi.org/10.3390/ijms20184574
L.G. Ferreira, R.N. Dos Santos, G. Oliva, and A.D. Andricopulo, Molecules, 20(7), 13384-13421 (2015). https://doi.org/10.3390/molecules200713384
W. Yu, and A.D. MacKerell Jr. Antibiotics, 1520, 85-106 (2016). https://doi.org /10.1007/978-1-4939-6634-9_5
J. Ritu, D. Mehak, K. Alka, and C. Anil K., Cur. Bioinform. 15, 270-278 (2020). https://doi.org/10.2174/1574893615666191219094216
J.A. Pradeepkiran, and P.H. Reddy, Cells, 8, 260 (2019). https://doi.org/10.3390/cells8030260
R. Yu, L. Chen, R. Lan, R. Shen, and P. Li, Int. J. Antimicrob. Agents, 56, 106012 (2020). https://doi.org/10.1016/j.ijantimicag.2020.106012
S. Das, S. Sarmah, S. Lyndem, and A.S. Roy, J. Biomol. Struct. Dyn. 39, 3347-3357 (2021). https://doi.org/10.1080/07391102.2020.1763201
D.R. Langley, A. W. Walsh, C. J. Baldick, et al, J, Virol. 81, 3992-4001 (2007). https://doi.org/10.1128/JVI.02395-06
W.-G. Gu, X. Zhang, and J.-F. Yuan. The AAPS J. 16, 674-680 (2014). https://doi.org/10.1208/s12248-014-9604-9
I. Ali, M.N. Lone, and H.Y. Alboul-Enein. Med Chem Comm. 9, 1742-1773 (2017). https://doi.org/10.1039/C7MD00067G
T. Al-Warhi, A. Sabt, E.B. Elkaeed, and W.M. Eldehna. Bioorg. Chem. https://doi.org/10.1016/j.bioorg.2020.104163
A. Fisher, B.G. Freedman, D.R. Bevan, and R.S. Senger. Comput. Struct. Biotechnol. J. 11, 91-99 (2014). https://doi.org/10.1016/j.csbj.2014.08.010
H.Liu, M. Tu, S. Cheng, H. Chen, Z. Wang, and M. Du. Food Funct. 10, 886-896 (2019). https://doi.org/10.1039/C8FO02235F
A. Chakraborty, A.K. Panda, R. Ghosh, and A. Biswas, Arch. Biochem. Biophys. 665, 107-113 (2019). https://doi.org/10.1016/j.abb.2019.03.001
A. Mukherjee, and B. Singh, J. Luminesc. 190, 319-327 (2017). https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2017.05.068
T. Pantsar, and A. Poso, Molecules. 23, 1899 (2018). https://doi.org/10.3390/molecules23081899
R. Wang, L. Lai, and S. Wang, J. Comput. Aided Mol 16, 11-26 (2002). https://doi.org/10.1023/A:1016357811882
S. Ghasemzadeh, and G.H. Riazi, Int. J. Biol. Macromol. 154, 1505-1516 (2020). https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2019.11.032
Z. Chen, G. Krause, and B. Reif, J. Mol. Biol. 354, 760-776 (2005). https://doi.org/10.1016/j.jmb.2005.09.055
N.H. Mudliar, and P.K. Singh, Chem. Commun. 55, 3907-3910 (2019). https://doi.org/10.1039/C9CC01262A
A.K. Mora, P.K. Singh, B.S. Patro, and S. Nath, Chem. Commun. 52, 12163-12166 (2016). https://doi.org/10.1039/C6CC05600H
O. Zhytniakivska, A. Kurutos, U. Tarabara, et al. J. Mol. Liq. 311, 113287 (2020). https://doi.org/10.1016/j.molliq.2020.113287
G.Q. Gao, and A.W. Xu, RSC Adv. 3, 21092-21098 (2013). https://doi.org/10.1039/C3RA43259A
R. Sabate, and J. Estelrich, Biopolymers, 72, 455-463 (2003). https://doi.org/10.1002/bip.10485
H.L. Yang, S.Q. Fang, Y.W. Tang, et al. Eur. J. Med. Chem. 179, 736-743 (2019). https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2019.07.005
X. Wang, H.N. Chan, N. Desbois, C.P. Gros, et al. ACS. Appl. Mater. Interfaces, 13, 18525-18532 (2021). https://doi.org/10.1021/acsami.1c01585
T. Smidlehner, H. Bonnet, S. Chierici, and I. Piantanida, Bioorg. Chem. 104196 (2020). https://doi.org/10.1016/j.bioorg.2020.104196
K. Vus, M. Girych, V. Trusova, et al. J Mol Liq, 276, 541-552 (2019). https://doi.org/10.1016/j.molliq.2018.11.149
V. Kovalska, M. Losytskyy, V. Chernii, K. Volkova, et al. Bioorg. Med. Chem. 20, 330-334. (2012). https://doi.org/10.1016/j.bmc.2011.10.083
S. Chernii, Y. Gerasymchuk, M. Losytskyy, et al. PLOS ONE, 16, e0243904. (2021). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0243904
V. Trusova, East Eur. J. Phys. 2, 51-58 (2015). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2015-2-06
D. Schneidman-Duhovny, Y. Inbar, R. Nussimov, and H. Wolfson, Nucl. Acids Res. 33, W363-W367 (2006). https://doi.org/10.1093/nar/gki481
N. Andrusier, R. Nussimov, and H. Wolfson. Proteins, 69, 139-159 (2007). https://doi.org/10.1002/prot.21495
M.R. Smaoui, F. Poitevin, M. Delarue, et al. Biophys J. 104, 139-159 (2007). https://doi.org/10.1016/j.bpj.2012.12.037
S. Dallakyan, and A.J. Olson, Methods Mol. Biol. 1263, 243-250 (2015). https://doi.org/10.1007/978-1-4939-2269-7_19
P. Csizmadia, In: Proceedings Of ECSOC-3, The Third International Electronic Conference on Synthetic Organic Chemistry, 367-369 (1999). https://doi.org/10.3390/ECSOC-3-01775
M.D. Hanwell, D.E. Curtis, D.C. Lonie, T. Vandermeersch, E. Zurek, and G.R. Hutchison, J. Cheminform. 4, 17 (2012). https://doi.org/10.1186/1758-2946-4-17
E.F. Pettersen, T.D. Goddard, C.C. Huang, G.S. Couch, D.M. Greenblatt, E.C. Meng, and T.E. Ferrin. J. Comput. Chem. 25, 1605-1612 (2004). https://doi.org/10.1002/jcc.20084
S. Salentin, S. Schreiber, V. Joachim Haupt, M.F. Adasme, and M. Schroeder, Nucleic Acids Res. 43 W443-W447 (2015). https://doi.org/10.1093/nar/gkv315
M. Biancalana, and S. Kode, Biochem. Biophys. Acta, 1804, 1405-1412 (2010). https://doi.org/10.1016/j.bbapap.2010.04.001
E.F. Marondedze, K.K. Govender, and P.P. Govender, Biophys Chem. 256, 106281 (2020). https://doi.org/10.1016/j.bpc.2019.106281
M. Sunde, L. Serpell, M. Bartlam, et al. J. Mol. Biol. 273, 729-739 (1997). https://doi.org/10.1006/jmbi.1997.1348
O. Zhytniakivska, A. Kurutos, M. Shchuka, et al. Chem Phys Lett, 785, 139127 (2021). https://doi.org/10.1039/D1CP01359A
A. Sulatskaya, N. Rodina, M. Sulatsky, et al. Int. J. Mol. Sci. 19, 2486 (2018). https://doi.org/10.3390/ijms19092486
Авторське право (c) 2022 Ольга Житняківська, Уляна Тарабара, Атанас Курутос, Катерина Вус, Валерія Трусова, Галина Горбенко
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
