Biochemie und analytische Biochemie

Abstrakt

E-Pharmacophore-Modell unterstützte Entdeckung neuer Antagonisten der nNOS

Nalamolu Ravina Madhulitha, Natarajan Pradeep, Swargam Sandeep, Kanipakam Hema, Pasala Chiranjeevi, Katari Sudheer Kumar und Amineni Uma-Maheswari

Das von der neuronalen Stickstoffmonoxid-Synthase (nNOS) synthetisierte Stickstoffmonoxid (NO) fungiert als Neurotransmitter und spielt eine entscheidende Rolle bei einer Reihe neurobiologischer Funktionen. Im Krankheitszustand induziert aktivierte nNOS die Nitrosylierung sowie die Phosphorylierung des Tau-Proteins bzw. der Glykogensynthase-Kinase 3 beta (GSK-3β). Die Hyperphosphorylierung von Tau beschleunigt die Tau-Oligomerisierung, was zur Bildung von neurofibrillären Bündeln (NFT) führt und den neuronalen Zelltod im Hippocampus-Bereich sicherstellt; ein Kennzeichen der Alzheimer-Krankheit (AD). Die Entwicklung eines Inhibitors für nNOS könnte daher den durch nNOS verursachten neuronalen Verlust verringern. Daher ist nNOS eines der revitalisierenden Ziele für AD. In der vorliegenden Arbeit wurde unter Verwendung der nNOS-Co-Kristallstruktur (4D1N) ein energetisch optimierter strukturbasierter Pharmakophor (E-Pharmakophor) erzeugt, um wichtige pharmakophorische Merkmale von nNOS abzubilden. Ein auf der Form basierendes Ähnlichkeitsscreening, das unter Verwendung des E-Pharmakophors mit einer hauseigenen Bibliothek mit über einer Million Verbindungen durchgeführt wurde, ergab eine Bibliothek von 2701 Verbindungen. Es wurde ein starres Rezeptor-Docking (RRD) angewendet, gefolgt von einer Berechnung der molekularen Mechanik und der verallgemeinerten Born- und Oberflächenfläche (MM-GBSA), aus der 22 nNOS-Liganden resultierten. Um die Leads zu definieren, wurden Dock-Komplexe einem quantenpolarisierten Liganden-Docking (QPLD) unterzogen, gefolgt von Berechnungen der freien Energie, die 3 Leads ergaben. Im Vergleich mit einem bestehenden Inhibitor verbargen sich die drei besten Leads mit niedrigerer Bindungsenergie und besserer Bindungsaffinität. Die beste Leitung wurde einem induzierten Fit-Docking (IFD) mit MM-GBSA-Berechnung und weiteren molekulardynamischen (MD) Simulationen für 50 ns in einem gelösten Modellsystem unterzogen. Die Ergebnisse für potentielle Energie, mittlere quadratische Abweichung (RMSD) und mittlere quadratische Fluktuationen (RMSF) zeigten Konstanz der Leitung 1-Interaktionen während des 50 ns langen MD-Simulationslaufs. Somit weisen die vorgeschlagenen drei Leitungen günstige Absorptions-, Verteilungs-, Stoffwechsel-, Ausscheidungs- und Toxizitätseigenschaften (ADME/T) auf und bieten ein Gerüst für die Entwicklung von nNOS-Antagonisten.