Молекулярный докинг куркумина: поиск высокоаффинных конформаций для увеличения биодоступности
Молекулярный докинг куркумина: поиск высокоаффинных конформаций для увеличения биодоступности
Аннотация
Исследование посвящено молекулярному докингу куркумина, природного соединения, известного своими антиоксидантными и противовоспалительными свойствами. Основной целью является обнаружение потенциально валидного кандидата для включения его в состав лекарственного средства, повышающего биодоступность куркумина, что является ключевым фактором для его эффективного использования в терапии. Использованы методы молекулярного моделирования и докинга с ферментом CYP3A4 с помощью AutoDock Vina. Результаты показывают возможный путь повышения эффективности куркумина, через образование стабильных комплексов с лизофосфатидилхолином. Эти результаты могут быть использованы для разработки новых лекарственных средств куркумина с улучшенными фармакокинетическими характеристиками.
1. Введение
Фармацевтическая промышленность активно исследует инновационные методы разработки лекарственных средств для улучшения их эффективности и безопасности. Одним из таких методов является виртуальный скрининг и молекулярный докинг, которые позволяют быстро и эффективно оценивать потенциальные лекарственные соединения на уровне молекулярного взаимодействия. Куркумин, выделяемый из корня Curcuma longa, обладает широким спектром биологических активностей, включая антиоксидантные, противовоспалительные и противораковые свойства . Однако его клиническое применение ограничено из-за низкой биодоступности, обусловленной плохой растворимостью в воде и быстрой метаболической деградацией. В этом исследовании рассматриваются методы повышения биодоступности куркумина через молекулярный докинг и взаимодействие с ферментом CYP3A4, ответственным за его метаболизм в организме.
Целью данной научной работы явилось исследование молекулярного взаимодействия лиганда куркумина и лиганда лизофосфатидилхолина с ферментом CYP3A4 в качестве рецептора. Исследования направлены на повышение биодоступности куркумина, что, в свою очередь, может улучшить его клиническую эффективность. В частности, мы сосредоточимся на использовании молекулярного докинга для моделирования взаимодействий куркумина с ферментом CYP3A4, который играет ключевую роль в метаболизме куркумина в организме. Актуальность данного исследования обусловлена необходимостью решения проблемы низкой биодоступности куркумина, что ограничивает его применение в клинической практике. Учитывая широкие терапевтические возможности куркумина, важно разработать методы, которые позволят максимально использовать его потенциал
2. Методы и принципы исследования
Для выполнения данного научного исследования использовались методы виртуального скрининга и молекулярного докинга, основанные на использовании программного обеспечения AutoDock Vina. Были проведены следующие этапы:
1. Контент-анализ: сбор и обзор литературных данных по текущей тематике исследования, включая фармакологические эффекты куркумина и его метаболизм , .
2. Подготовка химических соединений: использование баз данных PubChem и RCSB для получения трехмерных структур исследуемых соединений в формате SDF , , .
3. Конвертация форматов: использование веб-приложения OpenBabel для преобразования файлов форматов в PDBQT, необходимый для AutoDock Vina , , .
4. Молекулярный докинг: проведение молекулярного докинга куркумина и лизофосфатидилхолина с ферментом CYP3A4 для оценки стабильности образующихся комплексов
3. Основные результаты
![Метаболический путь куркумина](/media/images/2024-06-04/2a6ed538-3a02-4b09-87bb-451901ca2341.jpg)
Рисунок 1 - Метаболический путь куркумина
Таблица 1 - Аффиность лигандов
Куркумин | Лизофосфатидилхолин | Куркумин + Лизофосфатидилхолин |
0.000763 | 0.000126 | 1.752 |
0.000909 | 0.000172 | 1.751 |
0.000583 | 0.00034 | 1.71 |
0.00122 | 0.001024 | 1.696 |
0.001319 | 0.00422 | 1.683 |
0.001359 | 0.00423 | 1.681 |
Среднее значение аффиности в отношении белковой структуры CYP3A4 составило:
Куркумин – 0.00102 (ккал/моль)
Лизофосфатидилхолин – 0.00194 (ккал/моль)
Куркумин и Лизофосфатидилхолин – 1.712 (ккал/моль)
Эти данные свидетельствуют о возможности значительного увеличения биодоступности куркумина при совместном использовании с лизофосфатидилхолином. Это открывает новые перспективы для создания более эффективных лекарственных средств куркумина с улучшенными фармакокинетическими характеристиками.
4. Заключение
Куркумин обладает множеством полезных свойств, что делает его перспективным для применения в различных областях медицины. В частности, куркумин может использоваться для лечения воспалительных заболеваний, таких как ревматоидный артрит, благодаря своим противовоспалительным свойствам. Также куркумин обладает антиоксидантными свойствами, что делает его перспективным для применения в лечении заболеваний, связанных с окислительным стрессом, таких как сердечно-сосудистые заболевания и нейродегенеративные заболевания. Особый интерес представляет использование куркумина в онкологии. Куркумин показал свою эффективность в подавлении роста и метастазирования различных типов раковых клеток. Это связано с его способностью ингибировать различные сигнальные пути, связанные с ростом и выживанием раковых клеток, а также его способностью вызывать апоптоз раковых клеток. Полученные результаты молекулярного докинга могут быть использованы для дальнейшей разработки новых лекарственных форм куркумина с повышенной терапевтической эффективностью. Дальнейшие исследования в этом направлении, включая in vitro и in vivo испытания, необходимы для подтверждения эффективности и безопасности предложенных комбинаций. Эти исследования могут привести к значительному прогрессу в области фармакологии природных соединений, обеспечивая более широкое применение куркумина в клинической практике.