Krooninen sairaus

tiivistelmä

Kasvipohjaisia ​​polyfenolit (ts fytokemikaaleista) on käytetty hoitoja ihmisen vaivoja vuosisatoja. Mekanismit toiminnan näiden kasviperäisiä yhdisteet ovat nyt merkittävä alue tutkimuksen. Tuhansia phytochemicals on eristetty, ja suuri osa niistä on osoitettu suojaavan toimintaa tai vaikutuksia eri sairauksien malleissa. Tavanomaisia ​​lähestymistapoja valita paras yksittäinen tai ryhmä parhaiten kemikaalien tutkittaessa tehokkuutta sairauden hoitoon tai ehkäisyyn on erittäin haastavaa. Olemme kehittäneet ja käytetty laskennallisen perustuvia menetelmiä, jotka tarjoavat tehokkaan ja edullisen työkaluja saada lisää ymmärrystä syövän vastaisia ​​ja terapeuttisia vaikutuksia kohdistaman phytochemicals. Laskennalliset menetelmät, joihin liittyy virtuaaliseulonnan, muoto ja farmakoforimalleja analysointi ja molekyylitason telakka on käytetty valitsemaan kemikaaleja, jotka kohdistuvat tiettyyn proteiiniin tai entsyymi- ja määrittää mahdollisia proteiini tavoitteet hyvin tunnettu sekä uusia phytochemicals.

Citation : Chen H, Yao K, Nádas J, Bode AM, Malakhova M, Oi N, et al. (2012) ennustaminen molekyylikohteista of Cancer estäminen flavonoidiyhdisteillä käyttäminen Computational Methods. PLoS ONE 7 (5): e38261. doi: 10,1371 /journal.pone.0038261

Editor: Niall James Haslam, University College Dublin, Irlanti

vastaanotettu: 13 tammikuu 2012; Hyväksytty: 4. toukokuuta 2012 Julkaistu: toukokuu 31, 2012

Copyright: © 2012 Chen et al. Tämä on avoin pääsy artikkeli jaettu ehdoilla Creative Commons Nimeä lisenssi, joka sallii rajoittamattoman käytön, jakelun ja lisääntymiselle millä tahansa välineellä edellyttäen, että alkuperäinen kirjoittaja ja lähde hyvitetään.

Rahoitus: Tämä työ tukivat Hormel Foundation ja National Institutes of Health myöntää R37 CA081064, CA120388, ES016548, CA0227501 ja National Cancer Institute Sopimus nro HHSN-261200533001C-NO1-CN-53301. Rahoittajat ollut mitään roolia tutkimuksen suunnittelu, tiedonkeruu ja analyysi, päätös julkaista tai valmistamista käsikirjoituksen.

Kilpailevat edut: Kirjoittajat ovat ilmoittaneet, etteivät ole kilpailevia intressejä ole.

Johdanto

kulutus hedelmät ja vihannekset on jo pitkään uskottu vähentävän riskiä sairastua eri ihmisen syövistä [1]. Merkittävä mukainen luokka elintarvikkeita, jotka omistavat nämä toimet ovat polyfenolit [2]. Fenyylipropanoidi aineenvaihduntareitit kasvien tuottavat näitä polyfenoliyhdisteiden tuhansista toissijaisten kasvien aineenvaihduntatuotteiden [3]. Flavonoidit ovat yleisimpiä perheen polyfenoliyhdisteiden jopa 8000 yksittäisiä yhdisteitä tunnistettu [4]. Flavonoidit löytyy vihannekset, palkokasvit, hedelmät, ja juomia, kuten viiniä, teetä, ja kahvia voidaan jakaa 14 eri kategorioihin kemiallinen rakenne. Näihin ryhmiin kuuluvat kalkonien, dihydrokalkonit, aurones, Flavoni, flavonoleista, dihydroflavonols, flavanoneista, flavanols, flavandiols, anthocyanidins, isoflavonoidit, biflavonoids ja proantosyanidipitoisuuksilla [5].

antikarsinogeenisia potentiaali erilaisia ​​hyvin karakterisoituja flavonoidit on dokumentoitu hyvin [1]. Isoflavonoidit, kuten antrakinonit, kalkonien, ja prenylflavonoids, ovat kaikki pystyvät edistämään estrogeenista aktiivisuutta nisäkkäillä [6]. Niitä on myös osoitettu olevan syövän vastaisia ​​ominaisuuksia [7]. Genisteiini, esimerkiksi suuren jäsen isoflavonoidi perheen soijapavuista peräisin [7], inhiboi spesifisesti epidermaalisen kasvutekijän reseptori (EGFR) tyrosiini- kinaasiaktiivisuutta, joka on tärkeä rooli soluproliferaation ja transformaatio [8]. Uudet havainnot raportoidaan edelleen liittyvät näiden yhdisteiden. Resveratrol, polyfenolin löytyy punaviiniä, tiedetään omaavan antioksidantti toimintaa sekä syövänvastainen toimintaa selittää sen estämällä syklo proteiinien [9]. Viime aikoina olemme ilmoitti, että resveratroli voi tukahduttaa leukotrieeni

4 hydrolaasi (LTA

4H) toimintaa [10], joka on yli-ilmentynyt keuhko- ja paksusuolen syövän soluja [11].

Flavonoidit ovat promiscuous että ne voivat tukahduttaa kasvua monia erilaisia ​​syöpäsoluja kautta erilaisia ​​mekanismeja. Tämä nonspecificity pahentaa se, että tuhannet flavonoideja olemassa ja siksi niiden tutkimus on antanut hyvin rikas tutkimusala. Vain muutamissa tapauksissa laskennallisen työtä keskittymällä flavonoideja olemassa [12], [13], [14]. Käyttäen tavanomaisia ​​menetelmiä valita paras yksittäinen tai ryhmä parhaan kemikaalien yhdisteiden tunnistamiseksi, jotka ovat tehokkaita hoitoon tai ehkäisyyn sairauden, kuten syövän on vaikeaa. Laskennallinen strategiat määrittämiseksi proteeinikohteet flavonoidien eivät vielä ole saaneet suurta huomiota. Viime 3 vuotta, meidän laboratorio on hyödynnetty laskennallinen joiden piiriin kuuluvat virtuaaliseulonnan, muoto samankaltaisuus-seulonta, ja molekyylitason telakka tunnistaa mahdolliset proteeinikohteet flavonoideja ja muita phytochemicals [15]. Nämä laskennalliset perustuvia menetelmiä ovat tarjonneet tehokas ja edullinen työkaluja saada lisää ymmärrystä syövän vastaisia ​​ja terapeuttisia vaikutuksia kohdistaman polyfenoleja. Tässä esitämme menetelmän yhdistämällä ne laskennalliset strategiat kokeellisen validoimista varten erityisiä flavonoideja ja niiden proteeinikohteet.

Materiaalit ja menetelmät

Virtual Screening

Virtual seulonta on laskennallinen käytetty tekniikka lääkekehityksen tutkimusta viime vuosina ja siitä on tullut tärkeä askel Lääkekehitysprosessi. Seulonta liittyy tunnistaminen ja kokoaminen relevanttien kemiallisten rakenteiden suurista kemiallisista kirjastoista. Kemikaalit tunnistetaan ovat todennäköisimmin sitoutuvan proteiinin kohde, tyypillisesti proteiini, reseptorin valitaan käyttäen erilaisia ​​tietokoneohjelmia tai tunnistettu kokeellisesti. Virtuaaliseulonnan by molekyyli telakointi on merkittävä laskennallinen käyttämään juuri lääkekehityksen varten ”osuma” tunnistaminen [16]. Ensisijainen käytetty menetelmä on rakenne-pohjainen virtuaaliseulonnan, johon liittyy telakointi tuhansia ehdokas ligandien proteiiniin tavoite ja sen jälkeen pisteyttämällä proteiini-ligandi-sitoutumisen vuorovaikutusta voidaan arvioida sidosenergian ligandin [17]. Rakenne-pohjainen virtuaaliseulonnan vaatii 3D-rakenteen ligandit. Sinkki (ts lyhenne sanoista ”sinkki ei ole kaupallinen”) tietokanta sisältää yli 13 miljoonaa ostettavia yhdisteiden 3D telakointi muoto ovat vapaasti käytettävissä virtuaaliseulonnan [18]. Tästä valtava tietokanta, pienempiä ja tarkempia laadukkaita kirjastoja voidaan rakentaa kohdennettuihin virtuaaliseulonnan [19]. Toinen tietokanta, joka sisältää 2D muotoja molekyyleistä on National Institute of Healthin pubchem verkkotietokantaan käsittää yli 27 miljoonaa yksittäistä rakenteet (https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/). Laboratoriossamme, olemme luoneet pienempi flavonoidiyhdisteen tietokanta 2620 yhdisteiden, kuten aurones, kalkonien, Flavoni, flavanoneista, isoflavoneja, biflavonoids, anthocyanidins, dihydrokalkoneja ja proantosyanidipitoisuuksilla. Nämä flavonoidiyhdisteillä kerättiin ja koottu NCI pubchem tietokantaan perustuva rakenne etsimistä. Tämä tietokanta käytettiin mahdollisten inhibiittoreiden seulonnassa kohdistaminen useita syöpään liittyviä proteiineja, mukaan lukien p90 ribosomaalinen S6-kinaasi 2 (RSK2), sykliiniriippuvaiset kinaasi (Cdk), mitogeeni-aktivoitu proteiinikinaasi kinaasi 1 (MEK1), epidermaalinen kasvutekijä (EGFR) ja fosfatidyyli 3-kinaasi /proteiinikinaasi B (PI3-K /PKB).

(A) kemiallinen rakenne kaempferol; (B) Kemiallinen rakenne quercetin. (C) kemiallinen rakenne myrisetiiniä. (D) Kemiallinen rakenne LY294002. (E) kemiallinen rakenne isorhamnetin.

Ras /ekstrasellulaarisen signaalin säädelty kinaasi (ERK) reitin säätelee solujen lisääntymistä, eloonjääntiä, kasvua ja liikkuvuutta ja kasvaimen kehittymisen [20]. RSK2, jäsen p90RSK perhe, on suora substraatti kinaasin ERK: t ja on tärkeä suora efektori transkription aktivoituminen alavirran kohde transkriptiotekijöiden. Lisäksi RSK2 on tiettävästi mukana eturauhassyövän soluproliferaatioon [21] ja

c-fos

-riippuvaisella osteosarcoma kehitys [22]. RSK2 proteiini runsaus on kasvanut useissa ihmisen syövän solulinjoissa ja useissa erilaisissa ihmisen ihon kasvaimia, mukaan lukien melanoomat ja okasolusyöpää [23]. Siksi tunnistaminen selektiivinen RSK2 estäjä on erittäin tärkeää kemopreventiolle tai terapeuttisen lääkekehityksessä. Siksi tässä käytimme RSK2 esimerkkinä osoittaa, miten laskennalliset strategiat ja kokeellisia menetelmiä voidaan yhdistää tehokkaasti tunnistaa selektiivisiä flavonoidi estäjiä. Tähän mennessä useita mahdollisia RSK2 estäjien on raportoitu, mukaan lukien eriodictyol [24] ja kaempferol [23], [25], [26], kaksi flavonoidiyhdisteillä ja SL0101, joka on syntetisoitu yhdiste ei havaittu kasveissa [27]. Nämä flavonoidit ovat kaikkialle löytyy hedelmiä ja vihanneksia sekä suosittuja juomia, kuten viiniä, teetä, kahvia ja näytteille antioksidantti, antitumor, ja tulehdusta estäviä [28].

(A) Quercetin sitoo klo ATP taskusta RSK2 todennäköisimmin ATP-kilpailukykyisellä tavalla. (B) RSK2 sitoutuu kersetiinillä. Lysaatti valmistettiin JB6 C41 soluista tai kaupallisesti saatavilla aktiivista RSK2 inkuboitiin Sepharose 4B-kversetiini helmiä tai Sepharose 4B yksin, ja vedetään alas proteiinit analysoitiin Western blotilla. (C) Quercetin sitoutuu joko NTD tai CTD on RSK2. Tunnistaa RSK2 toimialueen joka sitoutuu quercetin, RSK2 proteiineja, kuten, inkuboitiin Sepharose 4B-kversetiini helmiä tai Sepharose 4B yksin. Vedetyn alas proteiinit analysoitiin Western blot. (D) Aktiivinen RSK2 (10 ng) yhdistettiin GST-NFAT3-261-365 (2 ug), 10 uM leimaamatonta ATP: tä, 10 uCi [γ-

32P] ATP: tä, ja erilaisia ​​annoksia kersetiiniä (0-50 uM).

in vitro

kinaasimääritys suoritettiin ja

32P-leimattua fosforyloitua NFAT3 visualisoitiin autoradiografialla. Juovan tiheyden mittaamaan Image J ohjelmisto (NIH) ja bändi intensiteetti aktiivisen RSK2 ja GST-NFAT3-261-365 (100%) verrattiin.

laboratorio on ratkaistu ja raportoitu kiderakenteet C-terminaalisen ja N-terminaalisen kinaasin domeenit RSK2 [29], [30]. N-terminaalisen kinaasidomeenin on sidottu ANP on ATP-sitoutumiskohta. Siten tämä rakenne (PDB ID: 3G51) ladattiin ATE pankin virtuaaliseulonnan tutkimuksiin. Kiderakenteet tai homologia malleja kohdeproteiinin, johon pieni molekyyli telakoidaan ovat ladattavissa Protein Data Bank (PDB). Waters, metallit ja ligandit sitten erotetaan rakenteesta ja vetyjä, ja atomi maksut lisätään rakenteita käyttäen proteiinin valmistamiseksi moduulin Schrödingerin Maestro v9.2 GUI. ATP sitoutumiskohta perustuvan tasku syntyi alle 30 Å

3 ruudukko. 2D rakenne tietokanta flavonoideja muutettiin 3D-rakennetta tietokantaan käyttäen LigPrep moduuli Schrödingerin Suite ohjelmiston.

Korkea suoritustehon virtuaaliseulonnan (raskaasta panssaroidusta kulkuneuvosta) ja telakka tehdään yleensä ensin, koska ne on tarkoitettu nopean seulonnan suuri määrä ligandeja seurasi standardi ja extra tarkkuus (SP ja XP) telakointi. Täällä meidän flavonoidi tietokantaan vain SP ja XP telakointi tehtiin, koska pienempi määrä ligandeja mukana. Kaikki yhdisteet telakoituna joustavasti ja top-20 lista yhdisteiden syntyi ja järjestetty perustuu telakointi pisteet (eli alempi pistemäärä on paras). Luettelo top-6 sijoittui yhdisteiden laadittiin (taulukko 1) ja kaempferol (Fig. 1A) ja quercetin (Fig. 1 B) ostettiin kokeellista validointia. Kaempferol ja quercetin on luonnollinen flavonoleista löytyy omenat, sipuleita ja muita kasveja.

Shape-samankaltaisuus seulontamenetelmä

Teoria muoto samankaltaisuus seulonta on johdettu ajatus, että molekyylit, joilla vastaavia muotoja ja sähköstaattinen suorituskyky saattaa esiintyä analogisia biologista aktiivisuutta. Menetelmässä huomioon, että hajanaiset ja tilaominaisuuksia kohdemolekyylin. Farmakoforin ja fyysisten ominaisuuksien molekyylin kvantitatiivisesti verrattuna yhdisteiden kirjasto. Kun etsitään mahdollinen kohde proteiinien yhdiste kirjastosta käytettyjen koostuu kiteytetään ligandien uutettu uusimman version ATE [31]. Ligandi konformaatio kiderakenne käytetään, koska atomit ovat suuntautuneet siten optimoitu sitoutumisen proteiiniin. Mikä tahansa käytettävissä tietokanta voidaan käyttää etsittäessä kaltaiset yhdisteet.

(A) isorhamnetin sitoutuu ATP-ei-kilpaileva tasku MEK1. Laatikko osoittaa suurennettuna. Vetysidoksia muodostuu isorhamnetin ja selkäranka MEK1 (Val127 ATP-kompetitiivinen sitoutumiskohta ja Ser212 aktivoinnissa loop). (B) ligandivuorovaikutuksen kaavio MEK1 ja isorhamnetin monimutkainen. Jäännökset ovat edustettuina värillinen aloilla, leimattu jäännös nimi ja numero. Värit osoittavat tähdetyyppi (vihreä = hydrofobinen, sininen = polaarinen). Kiinteä vaaleanpunainen viiva osoittaa vedyn sidos ligandin ja reseptorin. Hydrofobisia vuorovaikutuksia muodostetaan sivuketjun Ile99, Phe129, Ile141, Phe209 ja Leu118.

PHASE [32] moduuli Schrödingerin Molekyylimallinnuksen ohjelmistopaketti on ohjelma, joka voi suorittaa tämän tyyppinen muoto -similarity hakuun [33]. Atomin tyyppi informaatio on mukana huomioon paitsi muodon samankaltaisuutta vaan myös yhdenmukaistaa mahdollisia farmakoforimalli pistettä välillä kyselyt ja tavoitteet. Cutoff käytettävä tulosten ottaa päällimmäisen kohdistettu rakenne kunkin molekyylin palautettu ja kaikki konformeerit jolla Tanimoto samankaltaisuus kerroin alle 0,7 poistetaan [34], [35]. Pienempi flavonoidiyhdisteen tietokannan loimme ja uusin versio ATE, joka sisältää yli 500000 proteiinirakenteissa kompleksoitu ligandien, käytettiin muoto samankaltaisuus seulonta. Olemme myös luoneet erityinen kinaasi tietokanta noin 4000 rakenteiden kompleksoitu ligandeja, keräsimme ATE seulontaan kinaasia tavoitteita erikseen.

Aiemmat tutkimukset osoittivat, että myrisetiiniä (Fig. 1 C), joka on flavonoidi monissa viinirypäleet , marjat, hedelmät, vihannekset, yrtit, sekä muita kasveja, ja yksi fenolisten yhdisteiden läsnä punaviiniä, osoittaa tehokas syövän ja chemopreventive vaikutuksia, erityisesti UVB-indusoidun ihosyöpää [36], mutta sen molekyylitason mekanismeja ja tavoitteet ovat epäselviä. Siten tunnistaa off-kohdeproteiinin vaikuttaa myrisetiiniä, muoto-samankaltaisuus seulonta suoritettiin käyttäen ATE ligandia tietokantaan ja erikoisia kinaasi tietokantaan.

myös yritetty tunnistaa uusia estäjiä kohdistaminen PI3-K, joka on tunnettu kinaasi osallisena solujen toimintoja, kuten kasvua, proliferaatiota, erilaistumista, liikkuvuuteen, selviytyminen ja solunsisäistä kuljetusta, jotka kaikki liittyvät syövän kehittymisen. Wortmanniini ja LY294002 ovat laajoja estäjiä, jotka kohdistetaan kaikkiin PI3-K perheenjäseniä. LY294002 (Fig. 1 D) on morfoliini johdannainen quercetin ja vaikka sen IC

50 on noin 500 kertaa suurempi kuin wortmanniini, se on edelleen laajalti käytetty solubiologian omana PI3-K estäjä, koska sen vakauden liuoksessa [37]. Siksi käytetään rakenteen LY294002 suorittaa seulonta potentiaalisten PI3-K inhibiittorit meidän flavonoidi tietokantaan käyttäen vaihemoduuli Schrödingerin Suite 2011. suorittamiseksi seulontaan, myrisetiiniä ja LY294002 valmistettiin ensin erikseen käyttäen LigPrep moduuli Schrödingerin Suite 2011 saakka OPLS_2005 voimakenttä ja määrittämällä pH-arvo 7,0. Sitten shape-samankaltaisuus seulonta suoritettiin käyttäen PHASE.

Molecular Docking Menetelmä

Molecular telakka on tullut standardi väline laskennallisen biologian ennustamiseksi sidontasuunta pienimolekyylisten lääke-ehdokkaiden kanssa proteeinikohteet jotta ennustaa affiniteetti ja aktiivisuus pienimolekyylisiä. Täten molekyyli telakka on tärkeä rooli järkevä suunnittelu huumeita. Liukua Schrödingerin Suite 2011 [38] on yksi ohjelmista käytetty meidän laboratorion tekemään telakointi.

Eri protokollat ​​telakointi yritetään ennen määrittää oikea joukko parametreja, joita käytetään telakointi. Oikea uudelleen telakointi ligandi, joka kiteytettiin kohdeproteiini käytetään tyypillisesti validointi valitun parametrit. Kun useampi kuin yksi kiderakenne kohdeproteiinin on käytettävissä, rajat telakka suoritetaan mitkä kiderakenne on sopivin telakka [39].

laboratoriossamme olimme havainneet, että isorhamnetin (Fig. 1E), O-metyloidut flavonolia kasviperäisten lääkekasveja kuten punainen nauris, kultapiisku, sinappi lehtiä ja brutto

Hippophaer hamnoides L.,

voi estää kinaasiaktiivisuutta MEK1 tai PI3-K ja eston johtui että isorhamnetin n suorasta sitoutumisesta näiden kinaasien [40]. Molecular telakka käytettiin lisätutkimuksia sitoutumista isorhamnetin kanssa MEK1. Ensimmäinen X-ray rakennetta ihmisen MEK1 kompleksissa ligandin ja MgATP (ATE 1S9J), jossa on 2,4 Å resoluutio on ladattu ATE. Proteiini valmistettiin telakointi käyttäen Protein valmistelu Wizard. Kaikki kristallografisessa vedet poistettiin ja 30 Å

3 ruudukko luotiin perustuen ATP-kompetitiivinen ligandi (BBM) sitoutumiskohta proteiinin reseptoriin. Makrotaloudellisen oli tarkoitus rakentaa ja energeettisesti minimoida isorhamnetin luoda mahdollisimman energeettisesti suotuisa konformaatio tarvitaan telakointi tutkimuksiin.

Useat vakiomenettelyjä sisältyy Schrödingerin GLIDE telakka protokollia tehtiin. Menettelyt mukana telakointi standardin tarkkuus (SP) tai ylimääräisiä tarkkuus (XP) Luistopintojen, ja enemmän CPU-intensiivinen aiheuttama-Fit Docking (IFD) menetelmä oletusparametreillä tehtiin SP ja XP telakointi. Kaikki nämä telakointi menettelyt sallitaan ligandi telakointi joustavuutta ja yhteensä 20 sijoilla rakenteet analysoitiin IFD menetelmää.

Tulokset

Virtual Screening

Koska meillä virtuaaliseulonnan tulosta for RSK2, quercetin ja kaempferol on sitova tulokset -9,40 kcal /mol ja -8,86 kcal /mol, vastaavasti, jossa RSK2 (taulukko 1). Nämä tulokset ovat erittäin hyvä osoitus sitoutumisen verrattuna -7,73 kcal /mol ja SL0101, tunnettu RSK2 estäjä. Meidän telakointi malli osoittaa quercetin sitoutumisen ATP-kilpailukykyisesti sisällä ATP ryhmittelyä paikalle RSK2 (Fig. 2A), mikä osoittaa, että quercetin voi olla potentiaalinen estäjä RSK2. Tutkimaan hypoteesia, me konjugoitu quercetin kanssa Sepharose 4B ja suoritti

in vitro

alasvetovastukset määritys käyttäen kokosolulysaatissa tai aktiivisen RSK2 proteiini (200 ng; Fig. 2B). Tulokset osoittivat, että RSK2 proteiiniin sidottu Sepharose 4B-kversetiini helmiä, mutta ei Sepharose 4B yksinään (Fig. 2B). Lisäksi teimme avattavasta määrityksessä Sepharose 4B-kversetiini helmiä ja useat bakteereissa ilmaissut His-merkitty RSK2 proteiinin fragmentteja, kuten His-RSK2-1-740, His-RSK2-1-373, His-RSK2-328- 740, ja His-RSK2-399-740. Western blot tulokset osoittivat, että sekä NTD ja CTD on RSK2 sidottu Sepharose 4B-kversetiini helmiä (Fig. 2C). Vahvista tulokset virtuaaliseulonnan että tunnistettu quercetin potentiaaliseksi RSK2 estäjä, me suoritti

in vitro

kinaasimääritys. Tulokset osoittivat, että kversetiini esti RSK2 aktiivisuutta annoksesta riippuvalla tavalla (kuvio. 2D). Käytimme aikaisemmin

in vitro

kinaasimääritykseen, ankkurointi-riippumaton solutransformaatio määritys ja alas vedettävä määrityksessä Sepharose 4B-kaempferol helmiä näyttää, että kaempferol sitoo kanssa NTD on RSK2 ja estää RSK2 aktiviteetti

in vitro

ja

ex vivo

[23], [26], [31].

Shape-samankaltaisuus Screening.

tutkimuksessamme muoto -similarity seulonta suoritettiin käyttäen Schrödingerin vaihemoduuli tutkia tietokantaan koostuu proteiinia komplekseja ligandeja ja erityisten kinaasi tietokantaan. Myrisetiiniä, flavonoidi löytyy viinirypäleet, marjat, hedelmät, vihannekset, yrtit, sekä muita kasveja, ja fenoliyhdisteitä läsnä punaviiniä, oli päättänyt kohdistaa useisiin kinaasien (taulukko 2). Tiedot osoittavat kuusi erilaista kinaasia /ligandikompleksit joiden keskimääräinen pistemäärä muoto-samankaltaisuus myrisetiiniä suurempi kuin 0,7. Ligandi, jolla on suurin samankaltaisuus myrisetiiniä on QUE tai quercetin (Fig. 1 B), joka on sidottu Pim-1 (ATE ID: 2O3P). Samankaltaisuus pisteet on 0,90 ja quercetin on raportoitu estäjä Pim-1 [41]. Kaikkiaan 8 Pim-1 rakenteet ”osuma” by myrisetiiniä kanssa samankaltaisuutta pistemäärä on suurempi kuin 0,7 (vain top 3 osumaa on esitetty taulukossa 2). Lähes kaikki ”osuma” ligandit raportoidaan estäjiä kohdennetuissa kinaasi ja on samankaltaisuutta pistemäärä on suurempi kuin 0,7. Näin uskomme, että nämä liittyvät kinaasit voisi olla mahdollista kohteet myrisetiiniä ja että myrisetiiniä saattaisi mahdollisesti estää niiden toimintaa. Aiemmat tutkimukset osoittivat, että myrisetiiniä voi estää PI3-K, MEK1 ja Raf [36], [42], [43].

löytää mahdollisia flavonoidi inhibiittorit PI3-K, LY294002, laajan PI3-K estäjä, valittiin käyttää kyselyn rakenne ja muoto samankaltaisuus seulonta suoritettiin käyttämällä flavonoidi tietokantaan ja vaihemoduuli. Samankaltaisuus kertoimet alle 0,75 poistettiin ja 6 sijoilla ehdokas yhdisteet luetellaan (taulukko 3). Olemme aikaisemmin validoitu myrisetiiniä [42] ja isorhamnetin [40] suorana estäjät PI3-K.

Molecular telakka

tutkimiseksi molekyylimekanismi inhibition MEK1 jonka isorhamnetin ja ymmärtää miten isorhamnetin vuorovaikutuksessa MEK1, me typistetty isorhamnetin

in silico

ATP-ei-kilpaileva sitoutuminen tasku MEK1 käyttää useita protokollia Schrödingerin Suite ohjelmiston. Tutkimalla kaikki mallit palasivat, huomasimme, että isorhamnetin muodostivat joitakin edullisia yhteyksiä ja telakoituna mukavasti sisällä MEK1 ATP-ei-kilpailevien sitoutumiskohta. Muutamia tärkeitä vetysidoksia muodostettiin väliin isorhamnetin ja selkäranka MEK1, mukaan lukien Val127 ATP-kompetitiivinen sitoutumiskohta ja Ser212 aktivoinnissa silmukka. Isorhamnetin myös muodostettu hydrofobisia vuorovaikutuksia sivuketju Ile99, Phe129, Ile141, Phe209 ja Leu118 (Fig. 3A, B). Nämä tulokset tekisivät MEK1 katalyyttisesti aktiivinen stabiloimalla aktiivinen konformaatio aktivoinnin silmukka. Huomaa, että joidenkin kuvien kertyi kanssa UCSF Chimera ohjelmaa [44].

Keskustelu

tuhansia yksittäisiä flavonoidiyhdisteillä olemassa erilaisia ​​vihanneksia, hedelmiä ja muita kasveja. Flavonoidit, kuten catechins löytyy mansikoita ja vihreä ja musta tee, kaempferol päässä ruusukaalikasveille ja omenat, ja quercetin pavuista, sipulit ja omenat, uskotaan aiheuttavan tulehduksia ja syöpää ehkäisevistä toimintaa. Esimerkiksi kaikki nämä yhdisteet kuulemma voi vähentää riskiä sairastua keuhkosyöpään [45]. Flavonoidit estävät monia erilaisia ​​syöpiä kautta erilaisia ​​mekanismeja ja tuhansia flavonoideja olemassa, mikä tekee seulonta niiden mahdollisten syöpää ehkäisevistä vaikutuksista ja nimeävät erityiset proteeinikohteet erittäin haastava käyttäen tavanomaisia ​​lähestymistapoja. Onneksi kehittäminen laskennallisen simuloinnin tekniikoita ja muut laskennallisen strategiat on yksinkertaistanut ja virtaviivainen koko prosessin. Virtuaaliseulonnan voi helposti tuottaa tulokset kaikista flavonoidi yhdisteitä, jotka voivat sitoutua ja vaikuttaa toimintaan tietyn proteiinin kohde. Shape-seulonta voi auttaa löytämään mahdollisia ”off-tavoite” proteiinit tietyn flavonoidiyhdisteen. Molecular telakointi menetelmiä voidaan tarjota parempaa siitä, kuinka yhdiste toimii vuorovaikutuksessa sen proteiinin tavoite ja vaikuttaa aktiivisuuteen kohdeproteiinin. Nämä kolme prosessia voivat johtaa nopeaan löytö mahdollisten lyijy yhdisteiden syöpähoidon ja kemopreventiossa.

Viime vuosina, joiden avulla Blue Gene /L [46], [47] supertietokoneen IBM, meidän laboratorio on tutkinut tehokkuutta ja mekanismit useiden lyijy flavonoidiyhdisteillä syövän kemopreventiossa ja hoitoon käyttämällä laskennallisen simuloinnin strategioita. Nämä yhdisteet ovat kaempferol [23], isorhamnetin [40], 6,7,4′-trihydroxyisoflavone [48], eriodictyol [24], 7,3 ’, 4’-trihydroxyisoflavone [49], kversetiini [50], egcg [ ,,,0],51], [6] -gingerol [52], myrisetiiniä [36], kahvi fenolisten fytokemikaalit [53], kofeiinihapon [54] ja delfiniidi [55]. Kaikki nämä yhdisteet aiheuttavat niiden estävä vaikutus tiettyjen proteiinien, kuten RSK2, PI-3K, MEK1, Pin-1 ja Fyn, jotka ovat erittäin ilmaistu tai overactivated joissakin syöpien kuten ihon ja paksusuolen syöpä.

Tunnistaa potentiaalisten kohteiden erilaisten flavonoidiyhdisteillä ja tutkia huolellisesti toimintamekanisminsa loimme flavonoidi tietokanta 2620 yhdisteiden. Jatkamme laajentaa tietokantaan lisäämällä yhä enemmän flavonoidiyhdisteillä. Tämän perusteella tietokannasta, olemme saaneet tuloksia jokaisesta yhdisteen ja sen mahdollinen off-tavoite proteiinit käyttämällä muoto-samankaltaisuus seulonta. Meillä on yli 4,1 miljoonaa kirjaa kaikenlaisia ​​proteiinin tavoitteiden ja 374000 kirjaa erityisen kinaasin tavoitteita. Näitä tuloksia voidaan helposti hakuja aineiden tunnistaminen tai proteiinin tyypin. Olemme myös seulotaan johtoyhdisteet kohdistamista useita erityisiä kinaasin liittyviä tavoitteita ihosyövän, paksusuolisyövän ja keuhkosyövän käyttämällä virtuaaliseulonnan ja käyttää näitä tuloksia edelleen mekaaniset tutkimukset syövän kemopreventiossa ja hoito.