داکینگ مولکولی در طراحی دارو

واژه طراحی دارو اشاره به یک فرایند پیچیده و پر چالش دارد که به ارزیابی قابلیت دارویی یک مولکول شیمیایی یا بیولوژیکی در سطح ساختار و عملکرد آن در فازهای مختلف آزمایشگاهی و بالینی می پردازد. کمبود منابع و زمان، بالا بودن هزینه مطالعات آزمایشگاهی، میزان بالای شکست در مرحله مطالعات بالینی و رقابت بالا برای رساندن یک تکنولوژی و یا دارو به بازار هدف باعث توسعه مطالعات بیوانفورماتیک و گسترش پایگاه های داده های زیستی گردیده است.

داکینگ مولکولی

با استفاده از مطالعات داکینگ مولکولی و دینامیک مولکولی می توان به بررسی تمایل لیگاند به جایگاه هدف در سطح پروتئین از لحاظ ساختاری پرداخت و از نظر ترمودینامیکی نیز از مساعد بودن سطح انرژی اتصال اطمینان حاصل کرد. محقق با استفاده از مطالعات داکینگ قادر است از بین صد ها هزار مولکول کاندیدا تعداد محدودتری مولکول با پتانسیل دارو شدن را انتخاب و با هزینه زمانی و مالی کمتری وارد مطالعه مرحله آزمایشگاهی کنند.

مطالعات داکینگ در ۳ مرحله که شامل hit identification ، lead identification و lead optimization  به شناسایی و بررسی افینیتی لیگاندها و اتصال پایدار آن ها به رسپتور و همینطور مطلوب بودن قدرت اتصال و سطح انرژی از نظر پارامترهای ترمودینامیکی می پردازد.

برای مطالعه داکینگ لیگاندها با رسپتور هدف از ساختارهای پروتئینی که از پایگاههای داده مانند Protein Data Bank استفاده می شود. ساختار پروتئین هدف که با یک روش آزمایشگاهی مانند کریستالوگرافی مطالعه شده است که در پایگاه های داده که توسط محققین فعال در مراکز علمی و دانشگاهی بارگذاری شده قابل دستیابی است.

دقت و صحت نتایج مطالعه داکینگ کاملا وابسته به کیفیت ساختارهای انتخاب شده بستگی دارد. پایگاه های داده اطلاعاتی را در مورد کیفیت ساختار مطالعه شده با روش کریستالو گرافی می دهند که این اطلاعات در دو دسته اصلی ۱ – تراکم الکترونی و کیفیت مدل به دست آمده ۲ – پارامترهای ژئومتریک بررسی می شوند.

بررسی تاثیر کیفیت ساختار کریستالوگرافی بر روی نتایج مطالعه داکینگ به خوبی با استفاده از دو نتیجه متفاوت کریستالوگرافی از آنزیم پروتئاز HIV-1  با عنوان های (a (4ZIP و b (1FQX) از پایگاه داده PDB توضیح داده می شود.

در این مطالعه لیگاند ایزوفتالاماید با استفاده از ابزار Dock 6 انجام شده است که نتایج آن  برای ساختار a که از لحاظ کیفی رزولوشن بالاتری داشته و از نظر ژئومتریک نیز دارای امتیازهای بالاتری است در مقایسه با ساختار b، دارای امتیاز های بالاتر داکینگ است.

برای ارزیابی مطلوب بودن انرژی اتصالات پوزهایی از لیگاند که به رسپتور افینتی دارند که از نتایج مطالعه داکینگ به دست آمده اند اقدام به محاسبه سطح آنتالپی، انتروپی و انرژی آزاد اتصال می کنند. مطالعات ترمودینامیکی نتایج داکینگ باعث غنی کردن نتایج اسکرینینگ و ارزیابی آن ها از نظر سطح انرژی می شود.

به کارگیری دانش بیولوژی، بیوشیمی و بیوفیزیک در تحلیل داده ها و استفاده بهینه از ابزارها در مطالعات داکینگ بسیار با اهمیت هستند. با شناسایی و بررسی اینتراکشن های فیزیکی- شیمیایی در اکتیو سایت و بررسی نقش گروه های عاملی مهم در رزیدیو های دارای کارکرد می توان کیفیت مطالعه اتصال لیگاند به رسپتور را افزایش داد.

منابع
Leszczynski Jerzy, Challenges and Advances in Computational Chemistry and Physics, ISSN: ۲۵۴۲-۴۴۹۱

مطالب مرتبط: نانو ذرات حامل دارو (نانوحامل) – انواع مختلف روش های عصاره گیری گیاهان دارویی
خدمات مرتبط: ارائه بروز ترین خدمات پژوهشی در حوزه علم بیوتکنولوژی – تولید نانو ذرات و نانوساختارها با رویکرد پژوهشی و درمانی