Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Szabadenergia gyors becslése a gyógyszerkutatásban Ferenczy György Sanofi/Chinoin.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Szabadenergia gyors becslése a gyógyszerkutatásban Ferenczy György Sanofi/Chinoin."— Előadás másolata:

1 Szabadenergia gyors becslése a gyógyszerkutatásban Ferenczy György Sanofi/Chinoin

2 2 Szabadenergia gyors becslése a gyógyszerkutatásbanSzabadenergia Workshop 2011 Vizsgált rendszerek gyógyszerjelölt – gyógyszercélpont (nem kovalens) kötődését kísérő szabadentalpia változás gyógyszerjelölt kis molekula < ~500Da egyéb (biológikum) gyógyszercélpont fehérje (receptor/enzim) ~10 4 Da …  G kötődés = RT lnK d ~ RT ln K i

3 3 Szabadenergia gyors becslése a gyógyszerkutatásbanSzabadenergia Workshop 2011 Vegyületek száma a kutatási fázisokban vizsgált vegyületek száma 10 3 Időtartam hónapok 1-3 év pontosság igény vegyület szám/idő Biológiai célpont azonosítása és validálása Kémiai kiindulópont azonosítás Hit to lead Lead optim. Fejlesztés… fázis Optimálás

4 4 Szabadenergia gyors becslése a gyógyszerkutatásbanSzabadenergia Workshop 2011 ligandum konformáció változás deszolvatáció Ligandum-fehérje kötődés elemei ligandum-fehérje kompex ligandum-fehérje kölcsönhatás a víz alapvető szerepet játszik a kötődésben fehérje konformáció változás deszolvatáció

5 5 Szabadenergia gyors becslése a gyógyszerkutatásbanSzabadenergia Workshop 2011 Kötődési szabadenergia molekula dinamikával Potenciálisan pontos (1-2 kcal/mol) Szabadenergia perturbáció (FEP) Termodinamikai integrálás (TI) Nehézségek Változó pontosság Erőtér ? Mintavétel ? Hosszú számítás (napok – hetek) MD nem alkalmazható rutinszerűen

6 6 Szabadenergia gyors becslése a gyógyszerkutatásbanSzabadenergia Workshop 2011 Pontozó függvény Kötődési szabadenergia becslése ? Nagyon gyors – másodperc/ligandum Általában egyetlen konfiguráció leírása (nincs mintavétel) Típusai Erőtér alapú Molekula-mechanikai erőtér Tapasztalati (empirical) Lokalizált kölcsönhatások összege Tudásalapú Adatbázisok elemzésére épül Vegyes Előzőek kombinációja

7 7 Szabadenergia gyors becslése a gyógyszerkutatásbanSzabadenergia Workshop 2011 Erőtér alapú pontozófüggvény Gáz-fázisú energia számítás (↔ oldatbeli szabadenergia) Fehérje tere előre kiszámítható egy griden – számítási sebesség növekszik Lehetővé tesz szerkezet optimálást Kiegészíthető oldószer hatás Entrópia ?

8 8 Szabadenergia gyors becslése a gyógyszerkutatásbanSzabadenergia Workshop 2011 Tapasztalati pontozófüggvények Kölcsönhatási tagok intuitív válogatása Hidrogén-kötés Típus szerint súlyozott összeg Ionos kölcsönhatás Hidrofób kölcsönhatás Arányos az érintkező felszín nagyságával Kísérleti affinitásokhoz illesztett paraméterek Csak a modellben szereplő tagokat „látja” Lokális kölcsönhatások

9 9 Szabadenergia gyors becslése a gyógyszerkutatásbanSzabadenergia Workshop 2011 Tudásalapú pontozófüggvények Komplexek kísérleti adatainak statisztikai analíziséből E i = -kTln(p i ) – energia tag ~ előfordulás valószínűsége Protein Data Bank: szerkezet 2011 október 18-án Kötődési adat nem szükséges Nagy távolságú mintavétel – oldószer hatás is Kis távolságú mintavétel – specifikus kölcsönhatások hangsúlyozása Taszító kölcsönhatások nem teljesek

10 10 Szabadenergia gyors becslése a gyógyszerkutatásbanSzabadenergia Workshop 2011 Pontozófüggvények közelítései Néhány fontosabb: Fehérje flexibilitás Protonáltsági fok Vízszerkezet Kötést közvetítő vízmolekulák Konfigurációs entrópia Hőmérséklet …

11 11 Szabadenergia gyors becslése a gyógyszerkutatásbanSzabadenergia Workshop 2011 A pontozófüggvényen túl … Végpont módszerek: MD szimuláció a 2 végállapotban LIE Ligandum – fehérje komplex oldatban Ligandum oldatban  G ≈  U elec +  U vdw + SASA?? MM-PBSA (MM-GBSA) Ligandum-fehérje komplex oldatban Ligandum oldatban Protein oldatban  G ≈  U elec +  U vdw -T  S config Segítségükkel több esetben a szabadenergia jobb előrejelzését érték el Alkalmazásuk általános előnyei és korlátai nem ismertek

12 12 Szabadenergia gyors becslése a gyógyszerkutatásbanSzabadenergia Workshop 2011 Gyors szabadenergia számítás alkalmazásai Dokkolás - Kötődési mód meghatározás Adott ligandum-fehérje pár kötésmódjainak összehasonlítása Kémiai kiindulópont optimálása fázis Néhány vegyület rangsorolása a kötődés erőssége szerint Néhány hasonló vegyület kötődési szabadenergiájának rangsorolása Vezérmolekula optimálása fázis Virtuális szűrés Nagyszámú ligandum kötődésének rangsorolása Kémiai kiindulópont azonosítása fázis Biológiai célpont azonosítása és validálása Kémiai kiindulópont azonosítás Hit to lead Lead optim. Fejlesztés… fázis Optimálás

13 13 Szabadenergia gyors becslése a gyógyszerkutatásbanSzabadenergia Workshop 2011 Dokkolás Fehérje szerkezet röntgen krisztallográfia homológia modell Ligandum szerkezet Modell Komplex szerkezet Ligandumnak a fehérje kötőzsebébe illesztése - dokkolás Ligandum különböző pozícióinak rangsorolása pontozófüggvénnyel Korlátozott fehérje flexibilitás Ligandum konformációs terének hatékony feltérképezése Dokkolt ligandum szerkezet RMSD < 2Å – esetek %-a kedvező esetben J. Chem. Inf. Model. 2009, 49, 1079–1093

14 14 Szabadenergia gyors becslése a gyógyszerkutatásbanSzabadenergia Workshop 2011 Rangsorolás Molekulák dokkolása és pontozófüggvény szerinti rangsorolása Gyakran hasonló szerkezetű, tervezett molekulákat vizsgálunk – vezérmolekula optimálás Gyenge korreláció a pontozófüggvény és a kísérleti affinitás között A pontozófüggvény szerinti rangsor gyengén korrelál a kísérleti affinitás szerinti rangsorral Best Correlation Coefficient r between the -log Affinity (pAffinity) and Docking Score J. Med. Chem. 2006, 49, 5912 Correlation Between the Scores and Experimental Binding Affinitiesa J. Chem. Inf. Model. 2011, 51, 2115

15 15 Szabadenergia gyors becslése a gyógyszerkutatásbanSzabadenergia Workshop 2011 Virtuális szűrés Számítás menete: Nagy számú, szerkezetileg szerteágazó, létező molekula dokkolása Kapott komplexek pontozása „Legjobbak” kísérleti tesztelése

16 16 Szabadenergia gyors becslése a gyógyszerkutatásbanSzabadenergia Workshop 2011 Kémiai kiindulópont azonosítás és virtuális szűrés Nagy áteresztőképességű szűrés (HTS) Adott célponton (gyenge) hatást mutató vegyületek megtalálása Biokémiai/biofizikai módszerek receptor kötődés enzim gátlás … vegyület kísérletes tesztelése Találatok száma: ~10 2 találati arány: 0.1% (10 2 /10 5 ) Virtuális szűrés Cél a HTS találati arány javítása a vegyületek előszűrésével ~10 6 molekula dokkolása és pontozása Legjobb ~10 3 molekula kísérleti tesztelése

17 17 Szabadenergia gyors becslése a gyógyszerkutatásbanSzabadenergia Workshop 2011 Virtuális szűrés hatékonysága active better score Dúsulási tényező receiver operating characteristic (ROC) area under curve (AUC) Tipikus dúsulás: aktív; 10 5 inaktív – 0.1% 35 aktív; 2000 inaktív %EF=18 55 aktív; 5000 inaktív – 1%EF=10 Alacsony találati arány (1-10%) amely meghaladja a HTS találati arányt ( %) dúsulás: 3/6*18/5 ~ 5 Több vegyületet választunk tesztelésre Több aktívat találunk meg Kisebb dúsulás - Alacsonyabb találati arány

18 18 Szabadenergia gyors becslése a gyógyszerkutatásbanSzabadenergia Workshop 2011 Összefoglalás Gyógyszerkutatás „szent kelyhe”: ligandum-fehérje kötődési szabadentalpia 1-2 kcal/mol pontossággal Jelenleg rutinszerűen nem valósítható meg Csökkentett pontossági igénnyel, de nagyon gyors számítással kísérletek eredményesen támogathatók: Kémiai kiindulópont keresés – nagyszámú(10 6 ) vegyület között néhány(10 2 ) aktív megtalálása A virtuális szűrés képes olyan vegyületcsoportot kiválasztani, amelyben az aktívak lényegesen nagyobb arányban találhatók meg A kísérleti munka így számottevően (nagyságrenddel) csökkenthető Hogyan tovább?


Letölteni ppt "Szabadenergia gyors becslése a gyógyszerkutatásban Ferenczy György Sanofi/Chinoin."

Hasonló előadás


Google Hirdetések