Interacciones Proteína-Ligando “Docking “, calculo de afinidades y desarrollo de nuevos fármacos

Métodos Bioinformáticas para el estudio de la interacción Proteína-Ligando Determinación de la estructura del complejo Proteína-Ligando “Docking” Determinar la afinidad de un ligando Buscar posibles inhibidores de una proteína Diseñar nuevos Fármacos

E + I EI Termodinámica de complejos Enzima-Inhibidor: Kd= [E] [I] [EI] ∆Gbind = RT ln (Kd) = ∆Hbind - T∆Sbind < 0 ∆H Fuerza de las interacciones E-I < 0 ∆S Desorden Conformacional > 0

Free Energy calculations

Calculo de la Energía libre de unión: Energía x MD Análisis Armónico de los modos de vibración x MD ∆G correspondiente a crear una cavidad en el solvente (penalidad entropica del agua) ∆G de la interacción electrostatica con el solvente

Cómo combinar la búsqueda conformacional y la afinidad Existen diversos algoritmos de búsqueda, MC, FFT otros. Docking Rígido o Flexible Afinidad se evalúa con una función de “Scoring” que estima el G No siempre el mejor puntaje es el correcto

Flexibilidad x Grupos

Uso de Grillas: FFT Ligando Proteína

Localización y Resolución de la Grilla

Resultados:

Programas: AutoDock http://autodock.scripps.edu/ Programas: UCSF-Dock http://dock.compbio.ucsf.edu/

Diseño y evaluación de un nuevo inhibidor de la Kinasa C-Kit Ejemplo 1 Diseño y evaluación de un nuevo inhibidor de la Kinasa C-Kit

Que se sabia de C-Kit: Kinasa C-Kit: es el blanco terapeutico para el tratamiento de tumores gastrointestinales Inhibidor Imatinib: imatinib (o gleevec) es un potente inhibidor de C-Kit Mutación de C-Kit D816V confiere resistencia a imatinib, pero mantiene la actividad kinasa

Mutante resistente! ¿Cómo funciona Imatinib? – Induceal loop de activación a adoptar una conformación inactiva C-Kit Inactiva Complejo con Imanitib

C-Kit y C-Kit D816V con y sin Imanitib x MD wild-type D816V mutant

Calculo de Afinidad x Imatinib para C-Kit wt y Mutante D816V (kcal/mol) Kd DH -TDS DG wild-type+imatinib 21 nM -57.69 40.70 -17.0 D816V+imatinib 12 mM -59.15 54.69 -4.5 El problema parece estar en la entropía ¿Sugerencias?

Rediseño del inhibidor Introduccion de un átomo de Cloro para desestabilizar F811 y aumentar la entropía del complejo, aumentando la afinidad wild-type D816V mutant

Resultados: (kcal/mol) Kd DH -TDS DG D816V+prototype 22 nM -60.17 45.29 -14.9 wild-type+prototype 47 nM -57.25 39.02 -18.2 wild-type+imatinib 21 nM -57.69 40.70 -17.0 D816V+imatinib 12 mM -59.15 54.69 -4.5 El prototipo Imatinib-Cl, es capaz de inhibir a la C-Kit wt y mutante D816V, manteniendo la especificidad por C-Kit.