CoMFA, CoMSIA, HQSAR a Molekulární Dokování Analýza Ionon na bázi Rna Deriváty jako Antiprostate Rakoviny Aktivity | Jiotower

VÝSLEDKY A DISKUSE

β-ionon na bázi chalkonů 1-15, α-ionon na bázi chalkonů 16-22 a 4-hydroxy-β-ionon na bázi chalkonů 23-43 ukázala značnou cytotoxicitu v LNCaP buněčná linie jako antiprostate aktivitu (Tabulka 1). Sloučenina 25 byla nejúčinnější; 5, 11, 34, 39 a 40 byly mírné a 9, 17, 21 a 30 byl nejméně aktivní ionon na bázi rna sloučenin ve srovnání s mateřskou srovnatelné 25, které mají elektron-zrušení skupiny v meta pozici. Na posunutí -CF3 z meta polohy k poloze para (6, 18 a 26) nebo odstranění-CF3 s –NO2(11, 21 a 40), –F (9 a 30), elektron darovat skupina -CH3(14, 22 a 38) podstatně oslabena cytotoxicita na buňky rakoviny prostaty ve srovnání s sloučeniny 25.

pomocí řady derivátů chalkonů na bázi iononu, které mají antiprostatickou aktivitu rakoviny, byly odvozeny 3D-QSAR modely. Modely CoMFA a CoMSIA byly vyvinuty pomocí společného schématu zarovnání založeného na spodní konstrukci. Během 3D-QSAR analýzy jsme vybrali 10 sloučenin jako testovací sada pro validaci modelu (1, 12, 13, 15, 16, 20, 27, 33, 39 a 43) a zbývající v sadu školení, byly vybrány na základě rozmanitosti metody takovým způsobem, že strukturální rozmanitost a širokou škálu biologické aktivity v datové sadě byly přidány. Struktury sloučenin používaných v tréninkové a zkušební sadě uvedené v tabulce 1.

výsledky statistických analýz PLS pro sladěné přístupy jsou shrnuty v tabulce 2. Na CoMFA statistického modelu pomocí stérické a elektrostatika příspěvek oblastech byly 30,1% a 69.9%, respektive, dal kříž-ověřena korelační koeficient (q2) 0.527, non-cross-validace korelační koeficient (r2) 0.636, F hodnota 34.902, nízká směrodatná chyba odhadu (see) 0.236 s optimální počet komponent 2 a Pred r2 0.621 byl získán. Předpokládané aktivity inhibitorů spolu s experimentálními aktivitami a zbytkovými hodnotami jsou uvedeny v tabulce 3. Rozptylový graf pro skutečné hodnoty pIC50 versus předpokládané hodnoty pIC50 pro tréninkové a testovací sady je znázorněn na obr. 2a. činnosti předpovídané modelem CoMFA jsou v souladu s experimentálními daty. Analýza PLS a předpokládané aktivity naznačují, že byl vyvinut spolehlivý model CoMFA.

TABULKA 3

PŘEDPOKLÁDANÉ A ZBYTKOVÉ HODNOTY COMFA, COMSIA A HQSAR VZTAH MODELU

V CoMSIA analýzy, hydrofobní, hydrogen-bond donor a hydrogen-bond acceptor pole kromě stérické a elektrostatické pole, které byly vypočteny. Pro dosažení optimálního výsledku byla použita kombinace různých polí. Pomocí sloučenin školení sada a kombinace stérické, elektrostatické a vodíkové-bond acceptor pole, modelu s cross-validace korelační koeficient (q2) 0.550, non-cross-validace korelační koeficient (r2) 0.671, F hodnota 26.581, nízká směrodatná chyba odhadu (see) 0.Bylo získáno 257 s optimalizovanou složkou 2 a Pred r2 0,563. Oblasti příspěvků stérické, elektrostatické, hydrofobní, vodíková vazba donor a akceptor vodíkové vazby polí byly 0.036, 0.437, 0.090, 0.296 a 0.141, resp.

statistické parametry jsou shrnuty v tabulce 2. Předpokládané a experimentální činnosti pro inhibitory s jejich zbytků jsou uvedeny v Tabulce 3 a bodový graf pro aktuální pIC50 oproti předpokládané hodnoty pIC50 pro školení a testovací množiny je zobrazen na obr. 2b. Předpokládané aktivity jsou v souladu s experimentálními údaji, což naznačuje, že byl vyvinut spolehlivý model CoMSIA.

byly vygenerovány 3D koeficientové obrysové mapy pro vizualizaci výsledků 3D-QSAR modelů. Výsledky CoMFA a CoMSIA byly graficky interpretovány mapami příspěvků v terénu pomocí typu pole STDEV*COEFF. Obrys mapy CoMFA (stérické a elektrostatické), a CoMSIA (stérické, elektrostatické, hydrofobní, hydrogen-bond donor a akceptor pole) jsou zobrazeny na obr. fík.33 a and4,4. Sloučenina 25 byla označena a zobrazena v mapě pomocí vizualizace.

obrysové mapy pro model CoMFA.

obrysové mapy sloučeniny 25 pro model CoMFA (a) sterický a (b) elektrostatický.

obrysové mapy pro model CoMSIA.

Obrys mapy složené 25 pro CoMSIA model (a) stérické, (b) elektrostatické, (c) hydrofobní, (d) vodík dárce a (e) akceptor vodíku obrys mapy pro sloučeniny 25.

na obr. 3a, obrys mapy stérické oblasti CoMFA model, velké zelené kontury mnohostěn se nachází kolem hydroxy skupiny se domnívají, že vhodně objemné skupiny měly příznivé stérické interakce. To může být důvod, proč sloučenin s –CF3 substituent (5, 7, 25, 28, 32 a 34) v R3 regionu ukázal silný antiprostate rakoviny aktivitu než molekuly s a bez substituentu v této konkrétní pozici R3. Dva žluté barevné obrysy naznačovaly, že objemné skupiny jsou v tomto směru sterické, protože by mohlo dojít ke střetu. Malý zelený obrys vedle prstence byl v souladu se zvýšením aktivity světla.

elektrostatickou obrysovou mapu modelu CoMFA lze jasně vidět z obr. 3b. Modré obrysy naznačují, že elektropozitivní substituenty by zvýšily aktivitu antagonistů AR s proteinem, zatímco červená barva naznačuje, že by měly být skupiny bohaté na elektrony sníženy. Od červené obrysy byly nalezeny v blízkosti hydroxy skupiny krmných 25, což je elektron bohaté funkce, a tudíž vykazují vysokou AR antprostate rakoviny činnosti.

sterické a elektrostatické obrysy modelu CoMSIA byly podobné obrysům CoMFA obr. 4. Nicméně, v stérické pole byla zelená barva a modrá barva je pravděpodobný, zatímco žluté a červené barvy je znevýhodněných blízkosti funkční skupiny. Žlutá barva pod fenylovým kruhem ukazuje požadavek méně objemných substituentů, zatímco v blízkosti cyklického kruhu je preferována zelená barva pro objemné substituenty (obr. 4a). U elektrostatické modré barvy v blízkosti fenylového kruhu se ukazuje, že v této poloze je vyžadována elektronová dárcovská skupina. Tato obrysová mapa byla podobná modelu CoMFA. Pokud jde o elektrostatické pole, Hlavní modré a červené mnohostěny byly podobné jako u modelu CoMFA (obr. 4b).

V hydrofobní interakce žlutá barva ukazuje, že fenylového kruhu je aktivní a přispívá v lipofilitu, zatímco bílé barvy u nenasycených cyklických prsten je disfavouring lipofility (obr. 4c). V vodíková vazba dárce interakce analýza azurová a fialová barevné ukazuje, že zvýhodňují a disfavouring přírody s ohledem na biologickou aktivitu u nenasycených cyklických kroužek (obr. 4d). V akceptor vodíkové vazby interakce studie červeně zbarvené znevýhodněných akceptor skupiny připojené s nenasycených prsten a přispívá méně v biologické aktivitě, zatímco purpurová barva u nenasycených cyklických kroužek podporuje biologickou aktivitu obr. 4e.

HQSAR analýzy byly provedeny pomocí screeningu 12 výchozí série hologram délka hodnot v rozmezí od 53-401 koše, zpočátku pomocí fragment velikost výchozí (4-7) na různé odlišné fragmenty jako A/B/C, A/B/H/B/Ch,/B/DA, A/B/C/H, A/B/C/Ch, A/B/C/DA, A/B/H/Ch, A/B/H/DA, A/B/Ch/DA, A/B/C/H/DA, A/B/C/H/DA, A/B/C/H/DA a/C/H/Ch/DA. Vzorce počtu fragmentů z inhibitorů tréninkové sady souvisely s experimentální biologickou aktivitou pomocí pls analýzy. Nejlepší statistický parametr byl získán z pls analýz S A / B / C. Vliv velikosti fragmentu má zásadní význam při generování modelů HQSAR, protože tento parametr řídí minimální a maximální délky fragmentů, které mají být kódovány v otisku prstu hologramu.

HQSAR statistický model vytvořený pomocí výchozí velikost fragmentu (4-7) s fragment odlišné (A/B/C) dal kříž-ověřena korelační koeficient (q2) 0.670, non-cross-validace korelační koeficient (r2) 0.746, nízká směrodatná chyba odhadu (see) 0.203 s optimalizovanou součást 4, a Pred r2 0.732 byl získán (Tabulka 4). Takto získaný model HQSAR byl spolehlivý. Prediktivní a zbytkové hodnoty pIC50 dat založené na modelu HQSAR jsou uvedeny v tabulce 3. Bodový graf pro skutečné hodnoty pIC50 versus předpokládané hodnoty pIC50 pro tréninkové a testovací sady je zobrazen na obr. 5.

korelační graf HQSAR.

korelace mezi experimentálními a předpokládanými aktivitami modelu HQSAR. ♦ – Tréninková sada, ▪ – testovací sada.

TABULKA 4

VÝSLEDKY HOLOGRAM KVANTITATIVNÍHO VZTAHU mezi STRUKTUROU a AKTIVITOU ANALÝZY KLÍČOVÝCH STATISTICKÝCH PARAMETRŮ POMOCÍ FRAGMENT-VELIKOST DEFAULT

HQSAR graficky poskytuje informace o atomových nebo fragmentových příspěvcích k činnostem v různých barvách. Barvy na zeleném konci (žlutá, zeleno-modrá a zelená) odrážejí pozitivní přínos, barvy na červeném konci spektra (červená, červeno-oranžová a oranžová) odrážejí negativní přínos a neutrální příspěvky jsou zbarveny bíle. Nejaktivnější molekulární fragmenty sloučeniny 25, nejsilnější antiprostatické rakovinné sloučeniny datové sady jsou znázorněny na obr. 6. Podle příspěvku mapy, molekulární fragmenty odpovídající nenasycených prsten jsou silně vázány na biologické příbuznosti na C1, C2 a C6 (barevné v zelené a žluté).

HQSAR obrysová mapa pro sloučeninu 25.

regiony, které negativně přispívají k biologické aktivity zahrnují methylové skupiny připojené k fenylového kruhu v R3, a také zjistil, že elektron-darování skupiny snižuje aktivitu a mohl by být nahrazen elektronem-odnímání substituenty s různými strukturální a fyzikálně-chemické vlastnosti s cílem zvýšit afinitu a energie sloučenin studovaných v této práci.

prediktivní schopnosti modelů CoMFA a CoMSIA byly validovány externí testovací sadou 14 sloučenin. Předpokládané hodnoty pIC50 testovaných sloučenin jsou v souladu s experimentálními daty v přijatelném rozsahu chyb. Hodnoty R2 pred byly vypočteny na 0,621 a 0,563 pro modely CoMFA a CoMSIA. Testovací sada 10 sloučenin vyloučených z konstrukce 3D-QSAR modelů byla použita k další validaci prediktivní schopnosti získaných modelů. Korelační koeficient r2 (R2 pred) modelů CoMFA a CoMSIA byl 0,621 a 0,563, což naznačuje dobrou prediktivní schopnost. Externí validace pomocí validačních metod společnosti Tropsha byla provedena za účelem dalšího posouzení prediktivní schopnosti modelů CoMFA a CoMSIA. Tato validace byla provedena za použití 10 sloučenin testované sady, které nebyly zahrnuty do vývoje modelu. CoMFA a CoMSIA modely splněny následující podmínky (i) q2=0.53>0.50; (ii) r2=0.64>0,60 a (i) q2=0.55>0.50; (ii) r2=0.67>0.60.

zbytková hodnota získaná z pozorované a předpokládané činnosti školení a zkoušky stanovené nejlepší CoMFA (SE), CoMSIA (SEHDA) a HQSAR model (A/B/C). Připojený model HQSAR vykazoval dobrou externí prediktivní schopnost ve srovnání s modelem CoMFA a modely CoMSIA pro externí testovací sadu. Tyto statistické výsledky pro test set molekul poskytovat silné ověřování, že CoMFA, CoMSIA a HQSAR modelů, takže odvozen jsou schopni předvídat i anti prostaty činnost strukturálně rozmanité datové sady. Validace výsledků je patrné, že získané 3D-QSAR modely by mohly být použity ke stanovení inhibiční aktivity a navrhnout ionon na bázi chalkonů v LNCaP buněčná linie jako antiprostate činnosti.

Dokovací byl zaměstnán, aby prozkoumala režim vazba mezi těmito ionon na bázi rna deriváty a androgenní receptor protein inhibitor 5-α-dihydrotestosteron (protomol) stránky, zkoumat stabilitu QSAR modely, které byly dříve generovány.

vybrali jsme nejsilnější sloučeninu 25 v dokovacím experimentu, abychom provedli hlubší dokovací analýzu. Podle nejlepších dokovací konformace nejúčinnější sloučenina 25 –CF3 v R3 stanoveny klíčové interakce s THR 877, atom fluoru se choval jako akceptor vodíkové vazby a tvořit H-vazby s –H THR atom 877. Aminokyselina THR 877 byla nutná pro růst androgenního receptoru. Požadované inhibice aminokyselin THR 877 bylo dosaženo funkční skupinou-NH2 derivátů chalkonů na bázi iononu. –OH skupina se objevila také zapojen v síti, jak akceptor vodíkové vazby a vodíkové vazby dárce interakce. Oxy-OH tvořil vodík dárce interakce s NH2 ARG 752; -OH H atom vytvořil vodíkovou vazbu dárce interakce s oxy z GLN 711 aminokyselin a dokovací stanice skóre bylo zjištěno, že -3.183 kcal/mol (obr. 7a).

vazebné konformace sloučeniny 25 s receptorem.

Vazebné konformace sloučeniny 25 (a) v závazné inhibitor místa androgenního receptoru (PDB kód 1T65), (b) větší vhled dokovací analýza MOLCAD lipofilní potenciální vazby, (c) elektrostatický potenciál a (d) hloubka dutiny.

pro vizualizaci sekundárního strukturního prvku vazby byl MOLCAD aplikován s místem inhibitoru. Ve většině aktivní sloučeniny 25, aromatický kruh přítomný na mírném elektrostatickém potenciálu, ve vysoce lipofilní oblasti a v hlubší dutině. Část R3 suspenduje na mírné oblasti elektrostatického potenciálu, mírné lipofilní oblasti a horní oblasti hloubky dutiny. Na MOLCAD povrchu inhibitor 5-α-dihydrotestosteron (DHT) závazné web byl vytvořen jako protomol a mapa se zobrazí s elektrostatický potenciál (EP) prověřit a ověřit CoMFA elektrostatické obrys mapy.

MOLCAD povrch DHT byl také vytvořen a zobrazen s lipofilním potenciálem (LP)pro zkoumání hydrofobní obrysové mapy CoMSIA (obr. 7b). Rampa pro LP zobrazuje z červené (lipofilní oblast) na modrou (hydrofilní oblast) barvu, aby prozkoumala mapu obrysů Comsie. R3 postranní řetězec a alifatický řetězec v zelené a R3 aromatické fenylového kruhu v červené oblasti, který navrhl, že mírné hydrofobní a více hydrofobních skupin, respektive by zvýšení potence.

vazebná afinita EP konturové mapy potvrzena a ověřuje Model CoMFA obr. 7c. dokování sloučeniny 25 do místa DHT; červená barva ukazuje oblast odebírající elektron a fialová barva ukazuje oblast darující elektron. Pozorování převzatá z obr. 7 významně souvisí s elektrostatickou obrysovou mapou CoMFA. V detailu, R3 regionu byly v modré oblasti, který navrhl, že elektron-odnímání substituent by být příznivé, R4, R5 pozice byla v červené oblasti, který ukázal, že elektron-darování skupin může zvýšit potenci.

barevná rampa pro hloubku dutiny se pohybuje od oranžové (nejvyšší hloubka dutiny) po modrou (nejnižší hloubka dutiny). Boční řetězec R3(-CF3) byl v hnědé barvě, což doporučovalo, aby část ve skupinách hlubších dutin zvýšila účinnost; fenyl, – C=O a C1 nenasyceného kruhu byl v modré barvě, která prokázala oblast horní dutiny (obr. 7d).

důležitý klíčový nález získaný z analýzy interakcí CoMFA, CoMSIA, HQSAR a docking nám umožňuje navrhnout některé nové sloučeniny proti rakovině. Analýza molekulárního modelování poskytla odpovídající informace týkající se strukturálních požadavků na zvýšenou antiprostatickou aktivitu. Mapy příspěvků CoMFA, CoMSIA a HQSAR contours nás vedou k optimalizaci přístupného lešení. Dále dokovací odhaduje vazebnou afinitu nejaktivnější sloučeniny. Na základě molekulární modelování doporučení v detailu, méně objemné, odnímání elektronů, elektronové darování, vodíková vazba donor a akceptor skupin v R2 pozici posílit činnost; objemné, elektron-odnímání a hydrofobního substituentu jsou oblíbené v R3; a menší, méně objemné substituenty na R4, R5 a R6 pomoc potence prostřednictvím CoMFA a CoMSIA. Kromě toho HQSAR radí, že nenasycené a propojené alifatické postranní řetězec vykazovaly pozitivní přínos. Skupina-CF3 a-OH byly nezbytné pro vazbu na dutinu v místě inhibitorů (protomol). Vztah struktura-aktivita zkoumaný touto studií je uveden na obr. 8. Na základě tohoto návrhu jsme navrhli řadu nových antiprostátových molekul. Tyto navržené molekuly byly vyrovnány v databázi srovnejte databáze modulu a jejich hodnoty pIC50 byla předpovězena již dříve zavedeného CoMFA, CoMSIA, HQSAR modely a dokovací skóre.

vztah struktura-aktivita odhalený QSAR a docking.

EW: odběr elektronů; ED: darování elektronů.

Podle předpovědi, dvanáct struktury nově navržené deriváty, předpokládané hodnoty pIC50 jejich a dokovací stanice skóre jsou uvedeny v Tabulce 5, většina navrženy deriváty vykazovaly lepší energií, ale sloučeniny, S6 a S9, které byly nejvíce aktivní deriváty v databázi a ověřeny v porovnání sloučeniny 25. Tyto výsledky potvrzují vztah mezi strukturou a aktivitou získané z QSAR a dokovací studií, jsme si mysleli, že navržené molekuly svědčil o nás předat antiprostate rakovinu a nadále vede pro nadcházející výzkum.

TABULKA 5

PŘEDPOKLÁDANÉ HODNOTY PIC50 A DOKOVACÍ SKÓRE Z NOVĚ NAVRŽENÉ ANTIPROSTATE DERIVÁTY

v této studii byla QSAR analýza a dokování aplikována na sadu derivátů chalkonů na bázi iononu. Generované modely potvrdily, že jsou statisticky přesné s vyššími q2 a r2. Byly provedeny metody molekulárního modelování k pochopení strukturálních rysů odpovědných za afinitu ligandů K AR. Objemné, záporně nabité substituenty a H-bond akceptory na R2, R3, R4, R5 a R6 pozici by zvýšit aktivitu; substituce na fenyl-pozice je velmi důležité pro zlepšení činnosti. Hydrofobní substituent v poloze linker by zvýšil aktivitu. Cylické kruhy na obou stranách derivátů chalkonů na bázi iononu jsou potřebné pro cytotoxické antagonisty AR. Zde hydrofobní vlastnost fenylového kruhu hraje klíčovou roli v činnostech proti rakovině prostaty. Tyto výsledky poskytly důležité stopy, které byly použity k návrhu dvanácti románů proti rakovině prostaty s vysokou předpokládanou aktivitou.