Dépistage virtuel et simulation de dynamique moléculaire Vérification de la protéine de transfert d'ester de cholestérol des inhibiteurs naturels du produit ⅱ

 

2 résultats

2.1 Investigation de la structure des protéines

Actuellement, il existe 3 structures cristallines de protéine CETP dans la base de données PDB (2OBD, 4EWS, 4F2A). La structure cristalline 4ews utilisée dans cette étude a la résolution la plus élevée et est combinée avec un puissant inhibiteur, avec une activité atteignant le niveau nanomolaire unique, et une résolution de 2,59 Å. La position où la protéine et l'inhibiteur de petite molécule se lient sont également la seule poche de liaison de la protéine. La surface de la poche est illustrée à la figure 1A. On peut voir qu'il existe une grande poche hydrophobe à la position de liaison à une petite molécule. Par conséquent, pour cette poche de liaison,
Un dépistage virtuel basé sur la structure a été effectué. La génération de points de grille d'amarrage est basée sur le site de poche où se trouve l'inhibiteur de petites molécules. Le centre du point de la grille d'amarrage est réglé sur le ligand de cristallisation, la taille de la boîte extérieure d'amarrage est définie pour être similaire à la taille du ligand de cristallisation, avec une taille de 10 × 10 × 10 Å3, et la taille de la boîte intérieure est réglée à 10 Å3, comme le montre la figure 1b.

 

Suppléments de haute qualité Cistanche

 

 

2.2 Dépistage virtuel basé sur l'amarrage

Sur la base des poches ci-dessus, plusieurs cycles de dépistage ont été effectués sur la base de données L6000. Le processus spécifique est illustré à la figure 2. Après un dépistage virtuel à haut débit, un dépistage virtuel de précision standard et un dépistage virtuel ultra-préciséré, 100 composés ont été conservés, parmi lesquels le score d'amarrage moléculaire le plus élevé était de -16,991 kcal / mole (1 cal=4. kcal / mol. Les 100 composés conservés ont été recouverts à l'aide de MM-GBSA, et 49 composés uniques ont finalement été obtenus. Après le clustering et l'analyse conformationnelle, et le chevauchement de position avec les petites molécules cristallines d'origine, les 19 composés avec le meilleur degré correspondant ont été obtenus sous forme de composés candidats, comme le montrent les tableaux 1 et 3.

Fig. 1 Diagramme schématique de la poche de liaison des protéines CETP (A), diagramme schématique du site de liaison des protéines CETP (B)

Fig. 2 Tableau d'écoulement du dépistage virtuel et de la simulation de dynamique moléculaire

 

2.3 Analyse en grappes

Après une analyse de clustering basée sur la similitude entre les 19 composés sélectionnés et les ligands cristallisés de 4ews, ils ont été divisés en 3 catégories suivantes en fonction du degré de chevauchement des structures moléculaires. La figure 4A montre le premier cluster, qui contient 14 petites molécules, indiquant que les squelettes de la plupart des petites molécules sont similaires; La figure 4B montre le deuxième cluster, qui contient 1 petite molécule, et la figure 4C montre le troisième cluster, qui contient 4 petites molécules. Les noirs sur la figure sont des ligands cristallisés, et les autres sont de petites molécules obtenues par criblage virtuel.

2.4 Analyse en mode de liaison

En considérant de manière approfondie les scores d'amarrage et l'énergie libre de liaison de 19 composés candidats, les trois composés supérieurs en termes d'énergie libre de liaison ont finalement été sélectionnés pour l'analyse du mode de liaison, y comprisGlycoside de Cistanche A, Theaflavines et acide salvianolique b ester diméthyle. Le diagramme en mode de liaison de ces trois composés et de la protéine CETP a été dessiné à l'aide d'un logiciel PyMol. L'interaction entre les résidus d'acides aminés des trois ligands et la protéine cible CETP a favorisé la liaison du complexe protéine-ligand, ce qui en fait un complexe plus stable.
Parmi eux,Cistancheside aforme une liaison hydrogène aromatique avec Phe463 de la protéine cible et forme une liaison hydrogène aromatique et une interaction d'empilement π-π avec Phe263; La théaflavine forme une liaison hydrogène classique avec His232 de la protéine cible, forme une liaison hydrogène aromatique avec Phe263 et forme une interaction cation-π avec Phe461; L'ester diméthylique de l'acide salvianolique B forme des liaisons hydrogène aromatiques avec HIS232 et Phe441 de la protéine cible et forme une interaction d'empilement π-π avec Phe463. D'autres interactions protéine-ligand comprennent les interactions hydrophobes et les ponts de sel, et les résultats sont présentés sur la figure 5.

2.5 Simulation de dynamique moléculaire

2.5.1 Calcul de la valeur RMSD

 

Comme le montre la figure 6a, après la simulation duSystème Cistancheside A-CETPPour 1 0 ns, la plage de fluctuation RMSD est stable en dessous de ± 0. 1 nm, et l'état d'équilibre de RMSD indique que la résistance de liaison du système est bonne. Après 25 ns de simulation, la fluctuation du système de théaflavine-CETP a commencé à ralentir considérablement, et la plage de fluctuation était également stable en dessous de ± 0. 1 nm, atteignant l'équilibre; La valeur RMSD du système de diméthyl Ester-CETP de l'acide tannique a moins fluctué après 1 0} ns, avec une RMSD moyenne de 0. 2-0. 3 nm, et la plage de fluctuation était stable en dessous de 0,1 nm, atteignant l'équilibre. De plus, cette étude a également calculé la valeur RMSD du ligand.
Comme on peut le voir sur la figure, la théaflavine-CETP était dans un état stable au stade initial de la simulation, tandis que leCistanche A-CETPet l'acide tannique b ester diméthyle-CETP s'est rapidement stabilisé après une période de fluctuation rapide. Cette différence peut être causée par différentes configurations moléculaires et différences dans les forces d'interaction dans la cavité de liaison. Les trois sont généralement en équilibre.

 

2.5.2 Calcul de valeur RMSF basée sur le système complexe de différentes molécules de médicament et CETP

Protéine, cette étude a calculé la valeur RMSF des résidus d'acides aminés protéiques de chaque groupe. As can be seen from Figure 6B, the RMSF values ​​​​of the key residues of the three small molecule compounds acting on CETP are at a relatively low level, with an average value of about 0.16 nm, indicating that the binding of CETP protein with small molecule ligands promotes the spatial structural stability of the protein, and then indicates the stability of the binding between the ligand and the protéine.

 

2.5.3 Calcul de la valeur SASA

Comme on peut le voir sur la figure 6C, la SASA des deux complexes de Cistanche A-CETP et de la théaflavine-CETP au début de la simulation autour de 0-15 ns a diminué rapidement, ce qui indique intuitivement la liaison rapide du ligand, et la zone de la surface protéique exposée au solvant est réduite en raison du comportement de liaison. La diminution de la SASA peut être déduite que le ligand est étroitement lié au site actif de la protéine et peut être accompagné de changements conformationnels dans la poche de liaison ou même des changements conformationnels dans la protéine. Au fur et à mesure que la simulation se poursuivait, en raison du mouvement roulant commun des atomes de la protéine et du ligand, SASA a augmenté dans une certaine mesure au stade central de la simulation, et il est supposé que la liaison entre les deux s'affaiblissait à ce stade. Cela peut être dû au déclin de stabilité mis en scène causé par la perturbation conformationnelle des protéines. Après cela, SASA est entré dans la troisième étape et a diminué rapidement jusqu'à la fin de la simulation. La SASA du complexe du groupe de diméthyl Ester-CETP de l'acide salvianolique B a diminué tout au long du processus et est entré dans un état stable après environ 40 ns.

 

2.5.4 Analyse de conformation de la structure secondaire

Comme le montre la figure 7, le rapport de contenu de l'hélice de la protéine dans les trois groupes de complexes est le plus stable, et aucune augmentation ou diminution évidente n'est observée. Dans Cistancheside A-CETP, il peut être clairement observé que la teneur en feuille diminue et que la bobine augmente au stade de 0-25 ns, et les changements d'augmentation et de diminution sont restaurés après 25 ns. Dans la théaflavine-CETP, on peut voir que les changements les plus évidents apparaissent principalement dans la conversion mutuelle de -Trour et de la bobine. Dans l'acide tannique B Ester-CETP diméthyle, le principal changement est la diminution de la feuille et l'augmentation de la bobine. Le changement de la teneur en structure secondaire des protéines est principalement affecté par le type d'acides aminés près du site de liaison. En raison des différentes positions spécifiques des molécules de ligand dans différents complexes et des différents types et des forces des forces d'interaction, les conformations protéiques de chaque groupe sont également différentes. En général, le contenu de la structure secondaire des protéines dans chaque groupe a des changements évidents, qui est étroitement lié à la liaison étroite du ligand.

 

3 discussion

Les lipides sanguins sont un terme général pour les graisses neutres et les lipides dans le plasma. L'équilibre demétabolisme lipidique du sangest crucial pour maintenir les activités de vie des cellules et des organismes; Le métabolisme des lipides dans le sang anormal est étroitement lié à la survenue de maladies cardiovasculaires et cérébrovasculaires, de maladies neurodégénératives et de tumeurs [12-13]. La reconnaissance et le traitement de la dyslipidémie en médecine traditionnelle chinoise sont enregistrés depuis longtemps. La médecine traditionnelle chinoise présente les avantages des ressources riches, des structures diverses, peu de réactions indésirables et des prix bas. Il a un bon effet dans la régulation des anomalies lipidiques et a été largement reconnu dans la recherche fondamentale et les applications cliniques au pays et à l'étranger [14-16].
Dépistage de petites molécules de composantes chinoises à base de plantes qui peuvent être utilisées pour la régulation etTraitement de la dyslipidémieD'après une base de données monomère à haut débit de médecine chinoise est d'une signification pratique. La technologie de dépistage virtuel et la technologie de simulation de dynamique moléculaire sont l'une des technologies et moyens les plus importants dans la recherche actuelle en médecine chinoise et peuvent dépister les molécules de médicament à grande échelle [17]. Le CETP est une enzyme régulatrice importante impliquée dans le métabolisme des lipides et le processus d'ECR dans la circulation sanguine. Cette étude se concentre sur la fonction et le rôle de la protéine CETP. Grâce à des recherches sur le dépistage virtuel, 19 ligands candidats ayant une affinité avec la protéine CETP ont été obtenus. La diversité de la colonne vertébrale des ligands candidats a été vérifiée par analyse en grappes, et les 3 principaux ligands de petites molécules ont été sélectionnés pour l'analyse du mode de liaison. L'interaction hydrophobe, l'empilement π-π et le pont de sel entre le ligand et le récepteur jouent un rôle important dans le maintien de la forte affinité du ligand protéique. Cette étude a également exploré la stabilité de 3 complexes de protéines-ligands candidats par simulation MD. Les résultats ont montré que les graphiques RMSD, RMSF et SASA des 3 principaux complexes protéine-ligand avaient tendance à être stables après des fluctuations, et l'amplitude de fluctuation était petite. Les changements évidents de la teneur en structure secondaire de la protéine ont également indiqué la liaison étroite du ligand protéique. Par conséquent, ils sont considérés comme des candidats potentiels pour les inhibiteurs de petites molécules avec une forte affinité avec la protéine CETP.

 

 

Cistanche A est un composé de glycoside phényléthanol, qui se trouve principalement dans les médicaments chinois traditionnels tels que Cistanche et Rehmannia. Sa fraction de masse dans Cistanche est {{0}}. 02% -0. 44%, qui est un composé majeur, et sa fraction de masse en Rehmannia est 0,02% -0. 07%, qui est un composé de trace [18].

Shimoda et al. [19] ont rapporté que l'extrait de cistanche peut affecter l'expression de l'ARNm du transport du cholestérol et des molécules liées au métabolisme chez les souris d'hypercholestérolémie induites par l'alimentation et présentent une activité hypocholestérolémieuse. Les théaflavines sont des composants uniques formés pendant le processus de fermentation du thé noir, et leur contenu dans le thé noir est 0. 3% -1. 5% des solides [20]. Une étude contrôlée randomisée a révélé que les extraits de thé riches en théaflavines sont un complément efficace à un régime de graisse peu saturé et peuvent réduire les niveaux de LDLC chez les adultes atteints d'hypercholestérolémie avec une bonne tolérance [21]. L'acide salvianolique B L'ester de diméthyle est un composant liposoluble extrait de Salvia miltiorrhiza et est un dérivé de diméthyle de l'acide salvianolique B. Le contenu des deux à Salvia miltiorrhiza est d'environ 20: 1, donc l'acide salvianolique b est un component trace à la racine de Salvia miltiorhiza [22]. Des études antérieures ont montré que l'ester diméthylique de l'acide salvianolique a un piégeage antioxydant, des radicaux libres similaires et des activités pharmacologiques anti-arythmiques comme l'acide salvianolique B [22-23]. Par conséquent, les composés naturels de petites molécules Cistanche Deserticola A, Theaflavines et l'acide salvianolique B Les esters de diméthyle dépistés par le dépistage virtuel et la simulation de dynamique moléculaire dans cette étude peuvent non seulement être utilisés pour la découverte et l'optimisation des composants de la Méleculaire de la découverte de la protéine CETP, mais aussi le processus d'action du traitement chinois traditionnel de la médecine chinoise contenant des composés clés, résumer et analyser ces médicaments traditionnels chinois et les combiner avec la vision holistique et la théorie de la différenciation du syndrome de la médecine traditionnelle chinoise pour formuler des prescriptions traditionnelles de médecine chinoise. De plus, d'autres inhibiteurs de la protéine CETP tels que l'isofuspastoside, la diosmine et la vecinine -2 ont obtenu par un dépistage virtuel dans cette étude, ainsi que des médicaments traditionnels chinois à partir desquels les composés naturels sont dérivés, tels que Forsythia, le chrysanteur sauvage et la recherche future.