Анотація до роботи:

Голуб А. Г. In silico дизайн інгібіторів протеїнкінази СК2. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.03 – молекулярна біологія. – Інститут молекулярної біології та генетики, Київ, 2007.

Метою дисертаційної роботи була розробка нових низькомолекулярних інгібіторів СК2 людини та дослідження їхньої взаємодії з амінокислотними залишками активного центру СК2 методами комп’ютерного моделювання. За допомогою методу гнучкого докінгу знайдено низку нових інгібіторів СК2 серед комбінаторних бібліотек 4-амінохіназолінів та 4-амінохінолінів, а також два нових класи високоактивних специфічних інгібіторів СК2 – 3-карбокси-4-(1Н)-хінолони та тетрагалогено-1,3-діоксо-2,3-дигідроізоіндоли. На основі результатів гнучкого докінгу та розрахунків молекулярної динаміки, для отриманих інгібіторів розроблено моделі їхньої взаємодії з активним сайтом СК2 та пояснено вплив хімічних замісників їхньої структури на біологічну активність. Досліджена специфічність нових інгібіторів щодо СК2. Проведено порівняльний аналіз їхніх типів зв’язування з типами зв’язування відомих інгібіторів СК2. На основі аналізу отриманих комплексів «СК2-інгібітор», аналізу співвідношення «хімічна структура – біологічна активність» та розрахунків термодинамічної інтеграції спрогнозовано напрямки подальшої хімічної оптимізації нових інгібіторів СК2.

Використовуючи методи гнучкого докінгу та молекулярної динаміки, знайдено нові інгібітори протеїнкінази СК2 людини та досліджено особливості їхньої взаємодії з амінокислотними залишками активного центру ферменту. Запропоновано моделі зв’язування цих інгібіторів в активному центрі СК2, вироблено рекомендації для подальшої оптимізації їхньої структури.

1. На основі молекулярних комплексів, розрахованих методом гнучкого докінгу, запропоновано модель взаємодії похідних 4-амінохіназолінів та 4-амінохінолінів з сайтом зв’язування АТФ протеїнкінази СК2. Згідно моделі, зв’язування інгібіторів цих класів сполук з СК2 відбувається в основному за рахунок гідрофобних взаємодій із залишками Phe113, Val66, Ile174 активного центру.

2. Використовуючи методи молекулярного докінгу та молекулярної динаміки, для нових класів інгібіторів СК2 – 3-карбокси-4-(1Н)-хінолонів та тетрагалогено-1,3-діоксо-2,3-дигідроізоіндолів розроблено моделі їхньої взаємодії з активним центром ферменту. Показано, що ці класи інгібіторів взаємодіють з CK2 формуючи водневі зв’язки з амінокислотними залишками Lys68, Asp175, Glu81, Trp176, та утворюючи гідрофобні контакти з залишками Phe113, Val66, Val53, Ile174.

3. Для отриманих інгібіторів СК2 – 4-амінохіназолінів, 4-амінохінолінів, 3-карбокси-4-(1Н)-хінолонів та тетрагалогено-1,3-діоксо-2,3-дигідроізоіндолів встановлена залежність «хімічна структура – біологічна активність».

4. За допомогою методу термодинамічної інтеграції спрогнозовано структуру та активність низки похідних 3-карбокси-4-(1Н)-хінолонів in silico. Показано, що похідні з вищою інгібіторною активністю in vitro можна отримати за рахунок варіації числа та положень атомів Хлору хінолонового ядра.

5. Запропоновано критерії структури «оптимального» інгібітора СК2, основними з яких є наявність жорсткого ароматичного ядра, присутність донорно-акцепторних груп у ділянці локалізації кластера залишків Lys68, Asp175, Glu81 та обмежена кількість ротабельних зв’язків. Розроблені критерії можуть бути використані для дизайну нових інгібіторів СК2.

6. Ідентифіковано низку нових інгібіторів СК2 серед комбінаторних бібліотек 4-амінохіназолінів (ІC₅₀ = 7,7 М) та 4-амінохінолінів (ІC₅₀ = 9 М), а також два нових специфічних класи інгібіторів СК2 – тетрагалогено-1,3-діоксо-2,3-дигідроізоіндоли (ІC₅₀ = 0,15 М) та 3-карбокси-4-(1Н)-хінолони (ІC₅₀ = 0,3 М). На основі цих інгібіторів можуть бути створені біологічно активні сполуки для використання в молекулярно-біологічних дослідженнях та медичній практиці.

Публікації автора:

1. Сапелкін В.М., Голуб А.Г., Яковенко О.Я., Бджола В.Г., Ярмолюк С.М. Пошук інгібіторів казеїнкінази 2 серед похідних 4-амінохіназоліну // Ukrainica Bioorganica Acta. – 2004. – Т. 1, № 1-2. – С.74-79.

Особистий внесок здобувача - віртуальний скринінг похідних 4-амінохіназоліну, аналіз залежності «хімічна структура-біологічна активність», власноруч написано основну частину статті.

2. Сапелкін В.М., Голуб А.Г., Яковенко О.Я., Бджола В.Г., Ярмолюк С.М. Пошук інгібіторів протеїнкінази CK2 серед похідних 3-карбетокси-4-амінохіноліну // Ukrainica Bioorganica Acta. – 2005. – Т. 2, № 1. – С.28-32.

Особистий внесок здобувача - віртуальний скринінг похідних 3-карбетокси-4-амінохіноліну, розробка моделі їхнього зв’язування в активному сайті СК2, аналіз залежності активності 3-карбетокси-4-амінохінолінів від їх структури.

3. Golub A.G., Yakovenko O.Y., Bdzhola V.G., Sapelkin V.M., Zien P., Yarmoluk S.M. Evaluation of 3-Carboxy-4(1H)-quinolones as Inhibitors of Human Protein Kinase CK2 // J. Med. Chem. – 2006. – Vol. 49, № 22. – P.6443-6450.

Особистий внесок здобувача - параметризація програм докінгу та молекулярної динаміки, докінг та розрахунок молекулярної динаміки похідних 3-карбоксихінолонів, побудова моделі їхнього зв’язування в активному сайті СК2, аналіз залежності «хімічна структура – біологічна активність», власноруч написано основну частину статті.

4. Сапелкін В.М., Лукашов С.С., Голуб А.Г., Бджола В.Г., Яковенко О.Я., Ярмолюк С.М., Дубініна Г.Г. Застосування 4-заміщених 3-карбоксихінолінів як інгібіторів протеїнкінази СК2. Пат. UА68984 А, C07D215/00, 2004-08-16.

Особистий внесок здобувача - планування стратегії пошуку інгібіторів СК2, віртуальний скринінг похідних 3-карбоксихінолінів, аналіз залежності «хімічна структура-біологічна активність».

5. Приходько А.О., Голуб А.Г., Яковенко О.Я., Бджола В.Г., Дубиніна Г.Г., Ярмолюк С.М. Застосування 4,5,6,7-тетрагалогено-1,3-ізоіндоліндіонів як інгібіторів протеїнкінази СК2. Пат. UA69165 А, С07D215/00, 2004-08-16.

Особистий внесок здобувача - віртуальний скринінг похідних тетрагалогеноізоіндолів, аналіз залежності «хімічна структура-біологічна активність».

6. Sapelkin V.M., Lukashov S.S., Golub A.G., Yakovenko O.Ya., Bdzhola V.G., Dubinina G.G., Yarmoluk S.M. Search of protein kinase CK2 inhibitors among combinatorial library of quinasoline and quinoline derivatives // Conference for students, PhD students and young scientists, Institute of Molecular Biology and Genetics. – Kyiv (Ukraine), 2003. – P. 206.

Особистий внесок здобувача - віртуальний скринінг похідних амінохіноліну та амінохіназоліну, аналіз залежності «хімічна структура-біологічна активність».

7. Sapelkin V.M., Lukashov S.S., Golub A.G., Yakovenko O.Ya., Bdzhola V.G., Dubinina G.G., Yarmoluk S.M. Development of protein kinase CK2 inhibitors among the combinatorial libraries of quinazoline and quinoline derivatives // CNCH-2003. – Kharkiv (Ukraine), 2003. – P. 257.

Особистий внесок здобувача - віртуальний скринінг похідних амінохіноліну та амінохіназоліну, аналіз залежності «хімічна структура-біологічна активність».

8. Golub A.G., Yakovenko O.Ya., Bdzhola V.G., Yarmoluk S.M. Study of Casein kinase II inhibitory activity of 4-aminoquinoline and 4-aminoquinazoline derivatives by combined docking-molecular dynamics approach // 3^rd International conference “Inhibitors of Protein kinases 2003”. – Warsaw (Poland), 2003. – P. 584.

Особистий внесок здобувача - віртуальний скринінг похідних амінохіноліну та амінохіназоліну, аналіз залежності «хімічна структура-біологічна активність».

9. Kostenko O.M., Yakovenko O.Y., Golub A.G., Bdzhola V.G., Sapelkin V.M., Yarmoluk S.M. 3-Carboxy-4-(1H)-quinolones as inhibitors of Human Casein Kinase 2 (CK2) // Wold Conference on Magic Bullets. - Nurenberg (Germany), 2004.– P. 273.

Особистий внесок здобувача - параметризація програми докінгу, докінг похідних 3-карбоксихінолонів, аналіз особливостей їхнього зв’язування в активному сайті СК2.

10. Sapelkin V.M., Lukashov S.S., Makovenko I.E., Golub A.G., Yakovenko O.Ya., Bdzhola V.G., Kostenko A.M., Yarmoluk S.M. Search of CK2 kinase inhibitors among quinoline and quinazoline derivatives // XX Українська конференція з органічної хімії. – Одесса (Україна), 2004. – С. 563.

Особистий внесок здобувача - докінг похідних амінохіноліну та амінохіназоліну, побудова моделі їхнього зв’язування в активному сайті СК2, аналіз залежності «хімічна структура-біологічна активність».

11. Golub A.G., Bdzhola V.G., Yakovenko O.Ya., Sapelkin V.M., Yarmoluk S.M. Evaluation of 3-carboxy-4-(1H)-quinolones as inhibitors of human protein casein kinase 2 // 4^rh International conference ”Inhibitors of Protein kinases-2005”. – Warsaw (Poland), 2005. – P. 102.

Особистий внесок здобувача - віртуальний скринінг та розрахунок молекулярної динаміки похідних 3-карбоксихінолонів, розробка моделі їхнього зв’язування в активному сайті СК2, аналіз залежності «хімічна структура-біологічна активність».

12. Golub A.G., Bdzhola V.G., Yakovenko O.Ya., Sapelkin V.M., Yarmoluk S.M. Evaluation of 3-carboxy-4-(1H)-quinolones as novel inhibitors of human protein kinase CK2 // International Symposium on Advanced Science in Organic Сhemistry. – Sudak (Ukraine), 2006 – C-200.

Особистий внесок здобувача - параметризація програм докінгу та молекулярної динаміки, докінг та розрахунок молекулярної динаміки похідних 3-карбоксихінолонів, побудова моделі їхнього зв’язування в активному сайті СК2, аналіз залежності «хімічна структура – біологічна активність», власноруч написано основну частину статті.

13. Golub A.G., Bdzhola V.G., Yakovenko O.Y., Sapelkin V.M., Yarmoluk S.M. Evaluation of 3-carboxy-4-(1H)-quinolones as novel inhibitors of human protein kinase CK2 // The 5^th Annual IIR Protein Kinases Congress. – Zurich (Switzerland), 2006.

Особистий внесок здобувача - параметризація програм докінгу та молекулярної динаміки, докінг та розрахунок молекулярної динаміки похідних 3-карбоксихінолонів, побудова моделі їхнього зв’язування в активному сайті СК2, аналіз залежності «хімічна структура – біологічна активність».