|
Математическое моделирование
Молекулярные механизмы биологического действия кофеина. Компьютерное моделирование конкуренции с аденозином за места связывания с рецепторами
А. С. Дерябинаa, Э. Родригесa, Э. Гонсалесa, М. С. Дерябинb, X. Н. Эррераa, К. Санчесa, В. И. Полтевc a Автономный университет Пуэблы, 72570, Пуэбла, Мексика
b Научно-исследовательский радиофизический институт, Нижний Новгород, 603950, Россия
c Институт теоретической и экспериментальной биофизики, Российская академия наук, Пущино, Московская область, 142290, Россия
Аннотация:
Кофеин — это известное с древних времен и применяемое большинством населения биологически активное вещество с широким спектром действия. Кофеин (К) влияет на функционирование белков, нуклеиновых кислот и мембран. Основной фармакологический эффект К — стимуляция центральной нервной системы — определяется его антагонистической конкуренцией с аденозином (Ado) на аденозиновых рецепторах А1 и А2а. Наша работа направлена на выяснение атомно-молекулярных механизмов этого эффекта. Основной вопрос, который мы при этом ставим и на который стараемся ответить с помощью компьютерного моделирования, — как сравнительно небольшая, практически жесткая молекула К с ограниченными возможностями участия в сильных невалентных взаимодействиях может конкурировать за рецепторные сайты связывания с молекулой Ado, имеющей большее количество центров образования водородных связей и обладающей заметной конформационной подвижностью. С этой целью методом молекулярной механики были найдены минимумы энергии взаимодействия молекул К и Ado с участками трансмембранных фрагментов рецепторa A1, ответственными за связывание Ado. Оказалось, что значения энергии в наиболее глубоких из этих минимумов близки для К и Ado. Рассмотрение геометрических характеристик молекулярных моделей отдельной молекулы Ado и комплексов, соответствующих этим минимумам, показывает, что Ado, как и К, образует не более трех водородных связей с соответствующими участками рецепторов. Качественное объяснение этим результатам дает образование в наиболее выгодных конформациях молекулы Ado двух внутримолекулярных водородных связей, которое ограничивает взаимодействие с рецепторами участвующих в них атомов. Поэтому две разные по количеству гидрофильных центров и конформационным возможностям молекулы оказываются близкими с точки зрения энергии комплексообразования с участками аденозинового рецептора А1.
Ключевые слова:
кофеин, аденозин, аденозиновые рецепторы, компьютерное моделирование, молекулярная механика, расчеты ab initio.
Материал поступил в редакцию 06.08.2014, опубликован 11.11.2014
Образец цитирования:
А. С. Дерябина, Э. Родригес, Э. Гонсалес, М. С. Дерябин, X. Н. Эррера, К. Санчес, В. И. Полтев, “Молекулярные механизмы биологического действия кофеина. Компьютерное моделирование конкуренции с аденозином за места связывания с рецепторами”, Матем. биология и биоинформ., 9:2 (2014), 373–385
Образцы ссылок на эту страницу:
https://www.mathnet.ru/rus/mbb189 https://www.mathnet.ru/rus/mbb/v9/i2/p373
|
Статистика просмотров: |
Страница аннотации: | 307 | PDF полного текста: | 130 | Список литературы: | 73 |
|