Информационные технологии в квантово-фармакологических исследованиях
1. Інформаційні технології в дослідженнях з квантової фармакології Т.Ю. Небесна – асп. каф. фармакології з курсом клінічної фармакології Науковий керівник: І.С. Чекман, член-кор. НАН і АМН України, засл. діяч науки і техніки України, д.м.н., проф., завідувач кафедри фармакології з курсом клінічної фармакології Національного медичного університету імені О.О. Богомольця Національний медичний університет імені О.О. Богомольця
2.
3.
4.
5.
6.
7. Квантова фармакологія – наука нового покоління Хемо- інформатика Статистика Молекулярна біологія Біохімія Фізіологія Медична хімія Фізична хімія Квантова хімія Квантова фармако- логія
8.
9.
10. Дослідження жорсткості молекули інгібітора АПФ каптоприлу Молекула каптоприлу, відповідно до її жорсткості, відноситься до м’яких реагентів, тому особливо активно ця сполука буде реагувати з м’якими речовинами лужного характеру – лужними амінокислотами, ненасиченими і ароматичними сполуками. Цей висновок підтверджується даними рентгеноструктурного аналізу – в центрі зв'язування АПФ каптоприл взаємодіє із залишками гістидину. Абсолютна жорсткість (ή) визначена за формулою: ή = ½ (Енвмо – Евзмо) Розрахунок методом РМ3 4,772290 Абсолютна жорсткість (ή), eВ -0,013586 Енергія НВМО, eВ -9,558166 Енергія ВЗМО, eВ
11. Дві конформації молекули тіотриазоліну: Теплота утворення = -185,715 кДж/моль, Теплота утворення перехідного стану = -165,396 кДж/моль, Енергія активації інверсії = 20,32 кДж/моль Розрахунок методом АМ1 Аніонна форма тіотриазоліну: Теплота утворення = - 379,224 кДж/моль Конформаційний аналіз молекули тіотриазоліну
12. Електростатичний потенціал навколо молекули ДМЕЯК – тривимірне зображення (метод РМ3) Локалізація ВЗМО Е = -9,40209 еВ Локалізація НВМО Е = 4,522231 еВ Дослідження реакційних центрів молекули моно[(2-диметиламіно)етилового ефіру] янтарної кислоти Позитивна енергія НВМО зумовлює нуклеофільні властивості молекули, що пояснює відновлювальну властивість дослідженої молекули. Області з позитивними значеннями ЕП, тобто місця, де може відбуватися взаємодія сполуки з позитивно зарядженими фрагментами інших молекул або з протонами (місця протонування), чітко локалізовані на кожній з неподілених електронних пар (НЕП) кисню карбонільних С=О груп та атомі азоту.
13.
14.
15.
16.
17. Quantitative Structure - Activity Relationship Побудова молекули ліганду (2 D ⃗ 3D) ↓ Валідація отриманої моделі ↓ Статистична обробка результатів – побудова QSAR -моделі ↓ Розрахунок молекулярних дескрипторів Програми DRAGON, Cerius , CODESSA, ChemOffice, HyperChem, TSAR, VOLSURF, QSARIS, Almond, HYBOT ↓ ММ (молекулярна механіка) АМ1, РМ3, ZINDO (напівемпіричний розрахунок) ab initio ( неемпіричний розрахунок) Програми MOPAC, AMPAC, HyperChem, Gaussian, GAMESS, Jaguar, NWChem, Spartan Пошук найбільш стабільної конформації досліджуваних речовин (у водному або газовому середовищі)
18.
19.
20. Пох ідні апорфіну, що мають альфа-1А-адреноблокуючу активність NO H OCH 3 OH CH 3 H OH OCH 3 4,98 19 NH 2 H OCH 3 OH CH 3 H OH OCH 3 6,37 18 Cl H OCH 3 OH CH 3 Cl OH OCH 3 6,98 17 Br H OCH 3 OH CH 3 Br OH OCH 3 6,89 16 H H OCH 3 OH CH 3 I OH OCH 3 6,75 15 H H OCH 3 OH CH 3 Cl OH OCH 3 7,2 14 H H OCH 3 OH CH 3 Br OH OCH 3 7,12 13 H H OCH 3 OH CH 3 H OH OCH 3 6,3 12 Cl H OCH 3 OCH 3 CH 3 Cl OCH 3 OCH 3 6,38 11 H H OCH 3 OCH 3 CH 3 Br OCH 3 OCH 3 6,57 10 H H OCH 3 OCH 3 CH 3 H OCH 3 OCH 3 5,79 9 H OH OCH 3 H CH 3 H -O O-CH 2 - 5,97 8 H OH OH H CH 3 H OH H 5,31 7 H -O O-CH 2 - H C 3 H 7 H H H 7,04 6 H -O O-CH 2 - H CH 3 H H H 6,55 5 H OH OCH 3 H CH 3 H H H 4,7 4 H OH OH H C 3 H 7 H H H 4,87 3 H OH OH H CH 3 H H H 4,59 2 H OH OH H H H H H 4,39 1 R 8 R 7 R 6 R 5 R 4 R 3 R 2 R 1 pKi №
21.
22.
23. Багатофакторна математична модель x 2 7 = 6,38446*( X 27 +0,0373734); x 3 0 = 5,38746*( X 30 +0,148487); x 3 4 = 47,4261*( X 34 +0,0564796); x 4 6 = 0,0636783*( X 46 – 81,7039); x 4 7 = 0,95*( X 47 – 9,05263); x 4 8 = 2690,5*( X 48 – 0,000173929); x 5 0 = 0,00182324*( X 50 – 1130,53). a1A (pK i ) ( показник зв’язування речовини з альфа-1-А-адренорецептором) Індекс Вінера X 50 Індекс загальної молекулярної зв’язаності ( total connectivity ) X 48 Топологічний діаметр (topological diameter) X 47 Індекс вільної валентності ( total valence degree ) X 46 Заряд на атомі вуглецю С 4 X 34 Заряд на атомі вуглецю С 8 X 30 Заряд на атомі вуглецю С 11 X 27
24. Вплив квантово-хімічних властивостей молекул похідних апорфіну на адреноблокуючу дію Порівняльний аналіз впливу квантово-хімічних властивостей молекул похідних апорфіну на адреноблокуючу дію даних сполук Графік “квантіль — квантіль” для перевірки відповідності залишків регресійного аналізу нормальному закону розподілу
25. Застосування QSAR для створення оригінальних лікарських засобів: пошук нових антиконвульсантів Tropsha A. Variable selection QSAR modeling, model validation, and virtual screening // An. Rep. Comp. Chem. – 2007. – Vol. 2. – P. 113-168 7 достовірно активних сполук ⃗ Тестування на біологічних об ’ єктах ⃗ 9 сполук, відібрані для синтезу ⃗ 22 сполуки, надані для хімічного аналізу ↓ Скринінг 250000 хімічних сполук ⃖ 4334 сполук-лідерів ⃖ 50 перехресних сполук-лідерів ⃖ Прогнозування активності з урахуванням області застоування QSAR моделей ↓ 10 найкращих моделей ⃗ Валідація моделей ⃗ ~ 760 QSAR моделей ⃗ 48 відомих протисудомних засобів
26.
27.
28.
29.
30.
31.
32. Гомологічна карта для альфа-1А-адренорецептора http://string.embl.de/
33. Альфа-1А-адренорецептор Теоре тич на модель, Swiss-Model ; оптим і з ована послідовність п і сл я молекулярно-динам і ч н ого модел ювання (програми SwissProt) Теоре тич на модель, SwissModel
34. Альфа-1А-адренорецептор Центр звязування в альфа-1А-адренорецепторі Теоре тич на модель, Swiss-Model ; оптим і з ована послідовність п і сл я молекулярно-динам і ч н ого модел ювання (програми SwissProt)