title

شناسایی مشتقات ساختاری کمپتوتسین با پتانسیل غلبه بر مقاومت دارویی در فرم های موتانت توپوایزومراز I با استفاده از روش موتاژنز اشباع و نظریه تابعی چگالی

رزاقی اصل, نیما ، محمدی, آیلار (1401) شناسایی مشتقات ساختاری کمپتوتسین با پتانسیل غلبه بر مقاومت دارویی در فرم های موتانت توپوایزومراز I با استفاده از روش موتاژنز اشباع و نظریه تابعی چگالی. دکتری حرفه ای (پایان نامه) دانشگاه علوم پزشکی اردبیل.

متن کامل





[img]
پیش نمایش
متنی - گزارش نهایی طرح تحقیقاتی/ پایان نامه
2MB
[img]
پیش نمایش
متنی - گزارش نهایی طرح تحقیقاتی/ پایان نامه
1MB
[img] متنی - گزارش نهایی طرح تحقیقاتی/ پایان نامه
محدود به فقط پرسنل سامانه

3MB
[img] متنی - گزارش نهایی طرح تحقیقاتی/ پایان نامه
محدود به فقط پرسنل سامانه

3MB

آدرس اینترنتی رسمی : https://lib.arums.ac.ir/cgi-bin/koha/opac-ISBDdeta...

خلاصه فارسی

مقدمه: سرطان یکی از مهمترین بیماری های حال حاضر در دنیا می باشد که هزینه زیادی را بر سیستم سلامت تحمیل می کند. علی رغم توسعه دارو های جدید در زمینه سرطان، مقاومت تدریجی سلول های سرطانی به داروها مشکل عمده ای است که کارایی دارو های ضد سرطان را در طول درمان کاهش میدهد از جمله داروهایی که استفاده گسترده ای در درمان سرطان دارند آنالوگ های camptotehcin می باشند. مکانیسم این دسته دارو ها مهار آنزیم توپوایزومراز 1 می باشد. این آنزیم وظیفه باز کردن پیچ و تاب زنجیره دو رشته ای DNA در طول فرایند همانند سازی و رونویسی را بر عهده دارد. از این رو توسعه ترکیباتی که قادر باشند فرم های موتانت آنزیم توپوایزومراز I را مهار نمایند مورد توجه محققین می باشد. روش کار: در این پروژه ابتدا فایل پروتئین توپوایزومراز I از سایت PDB انتخاب گردید. جهش های بالینی گزارش شده در مقالات توسط سرور Missense 3D با استفاده از فرم Wildtype آنزیم توپوایزومراز I ایجاد گردید. فرم های موتانت از نظر پایداری توسط سرور Dynamut مورد بررسی قرار گرفتند. فرم های موتانت پایدار آنزیمی تحت مطالعه داکینگ مولکولی با دارو های توپوتکان و بلوتکان توسط نرم افزار Autodock 04 قرار گرفتند. فرم های موتانتی که انرژی اتصال مثبت تری نسبت به Wildtype داشتند به عنوان جهش های با قابلیت ایجاد مقاومت دارویی، انتخاب گردیدند. در مرحله بعد لیگاند هایی با احتمال اتصال به فرم های موتانت بر اساس SAR، ترکیبات گزارش شده و ترکیبات موجود در بانک داده های پروتئینی (PDB) طراحی شدند و ویژگی های داروهمانندی آنها توسط سرور SwissADME بررسی شد. ترکیبات طراحی شده تحت مطالعه داکینگ بر روی فرم های موتانت و Wildtype قرار گرفتند و ترکیب برتر با قابلیت اتصال بالاتر به فرم های موتانت انتخاب گردیدند. در فاز نهایی مطالعه، قدرت برهمکنش مولکولی در سطح لیگاند-اسید آمینه برای کمپلکس ترکیب برتر با استفاده از روش تابعیت چگالی الکترونی (DFT) توسط برنامه Gaussian 09 مورد محاسبه قرار گرفت. یافته ها: در بررسی بیوانفورماتیکی جهش های بالینی، سه فرم موتانت D533G، E710G و E418K به عنوان جهش های پایدار تخمین زده شدند. مجموعه ای متشکل از ۴۰ مشتق توپوتکان و بلوتکان بر اساس SAR ترکیبات معتبر طراحی گردیدند. ترکیب P2a به عنوان ترکیبی برتر با قابلیت دستیابی به انرژی اتصال بالاتر در تمامی فرم های موتانت مورد نظر شناخته شد. بر اساس محاسبات انجام شده، انرژی های آزاد اتصال گیبس معادل 5/84-، 5/94-، 5/94-، 5/76- kcal/mol به ترتیب در برهمکنش با فرم های موتانت D533G، E710G، E418K و Wildtype آنزیم بدست آمد. الگوی برهمکنش P2a که یک مشتق واجد ساختار 7-aryliminomethyl بود، نشان از برقراری دو پیوند پایدار -cationπ بین Arg364 و حلقه های کینولین داشت. علاوه بر آن P2a برهمکنش های پایداری هیدروژنی با اسید آمینه های Asn352، Asn722، Thr718 و Tyr426 نیز برقرار می نماید. بحث و نتیجه گیری: قرار دادن همزمان گروه های 7-aryliminomethyl، 9-hydroxy و 10-flouro در ساختار اصلی کمپتوتسین ها در ترکیب P2a سبب غلبه بر مقاومت دارویی در اتصال به فرم های موتانت آنزیم گردید. اسیدآمینه Arg364 در برقراری اتصال پایدار درون باندینگ سایت آنزیم توپوایزومراز نقش مهمی را ایفا می نماید. بر اساس مشاهدات الگوی برهمکنش، اسید آمینه Arg364 در باندیگ سایت آنزیم، کنفورماسیون خود را به منظور کاهش فاصله با مولکول P2a تغییر داده است تا پیوند هیدروژنی پایداری با گروه 9-hydroxy برقرار کند. همین امر سبب شده است تا فاصله بین Arg364 و حلقه کینولین نیز به کمتر از ۵ آنگستروم کاهش یابد و شرایط را برای برقراری پیوند π-cation پایدار محیا سازد. نتایج این مطالعه پتانسیل بالای ترکیب P2a را در اتصال به فرم های موتانت گزارش شده در بالین از طریق برقراری پیوند پایدار با Arg364 نشان میدهد.

عنوان انگليسی

Mutagenesis saturation and DFT calculation of new camptothecin analogs as topoisomerase I inhibitor

خلاصه انگلیسی

Introduction: Cancer is one of the most important diseases in the world that imposes a high cost on the health system. Despite the developing of new medicines, the progressive resistance of cancer cells to medicines is a major problem that reduces the therapeutic response. Among the medicines that are widely used in the treatment of cancer, Camptothecin analogues are highly useful. Their mechanism is to inhibit Topoisomerase I enzyme. This enzyme is responsible for relaxing super coiled DNA during replication and transcription. Therefore, the development of compounds that can inhibit mutant forms of topoisomerase I enzyme is noteworthy. Method and Material: In this project, the 3D structure of Topoisomerase I was selected from PDB site with code of 1K4T. The clinical mutations reported in articles were generated by Missense 3D server using wild type form of Top I enzyme. The mutant forms were checked for stability by Dynamut server. The stable mutant forms of Top I were subjected to molecular docking study with topotecan and belotecan by Autodock 4.2 software. Mutant forms that had more positive binding energy than wildtype form of Top I were selected as mutations with the ability to produce drug resistance. In the next step ligands with the possibility of binding to the mutant forms were designed based on SAR of reported compounds in articles and protein data bank (PDB). Their drug-likeness were checked by SwissADME server. Designed compounds were subjected to molecular docking study on mutant and wildtype forms of Top I and the best ligand with higher binding ability to mutant forms was selected. In the final phase of study, the binding energy at level of ligand-residue was calculated using density functional theory (DFT) method by Gaussian 09 software. Results: In bioinformatic analysis of clinical mutation, three mutant forms including D533G, E710G and E418K were estimated as stable mutations. A set of 40 belotecan and topotecan derivatives were designed based on the SAR of valid compounds. Compound P2a was recognized as the compound with the ability to achieve higher binding energy in all mutant forms. Based on the calculations, Gibbs free binding energies were obtained as -5.84, -5.94, -5.94 and -5.76 kcal/mol in the interaction with mutant forms D533G, E710G, E418K and wildtype of Top I, respectively. The interaction pattern of P2a, which was a derivative with 7-aryliminomethyl group, indicated the establishment of two stable π-cation interaction between Arg364 and quinoline rings. In addition, P2a established stable hydrogen interactions with Asn352, Asn722, Thr718 and Tyr426 residues. Discussion and conclusion: incorporation of 10-flouro, 9-hydroxy and 7-aryliminomethy groups in CPT structure in P2a compound, resulted in overcoming drug resistance in mutant forms of Topoisomerase I. Based on interaction pattern observation, Arg364 residue has reduced its distance with P2a in binding site of Top I to establish a stable hydrogen bond with 9-hydroxy group. This conformational change has caused the distance between Arg364 and quinoline rings to be reduced to less than 5 Å and provides the situation for forming stable π-cation interaction. The results of this study show the high potential of P2a in binding to reported clinical mutant forms of Top I.

نوع سند :پایان نامه (دکتری حرفه ای )
زبان سند : فارسی
استاد راهنما :نیما رزاقی اصل
دانشجو :آیلار محمدی
کلیدواژه ها (فارسی):توپوایزومراز1 ، Camptothecin ، داکینگ مولکولی ، تابعیت چگالی الکترونی، جهش
کلیدواژه ها (انگلیسی):Topoisomerase I, Camptothecin, Molecular docking, Density functional theory, Mutation
موضوعات :QV فارماکولوژی
بخش های دانشگاهی :دانشکده داروسازی > بخش شیمی دارویی
دانشکده داروسازی > واحد پژوهش - پایان نامه های دفاع شده
کد شناسایی :16573
ارائه شده توسط : آقای فرهاد خدایی
ارائه شده در تاریخ :13 دی 1401 14:07
آخرین تغییر :13 دی 1401 14:07

فقط پرسنل کتابخانه صفحه کنترل اسناد

Document Downloads

More statistics for this item...