Comprensión de la formación de bolsas crípticas en objetivos de proteínas mediante simulaciones de muestreo mejoradas

Área de la Ciencia:

• Química computacional
• Biología estructural
• Descubrimiento de drogas

Sus antecedentes:

• Los bolsillos crípticos son sitios de proteínas transitorios que surgen al unirse a un fármaco, ofreciendo nuevas oportunidades de desarrollo de fármacos.
• Los sitios de enlace clásicos están bien estudiados, pero los sitios crípticos presentan desafíos únicos para el descubrimiento y la caracterización.

Objetivo del estudio:

• Investigar la naturaleza y la dinámica de los sitios crípticos en las proteínas diana farmacológicamente relevantes.
• Comparar la eficacia de varios enfoques basados en la simulación para descubrir sitios crípticos.
• Desarrollar y validar un nuevo método computacional para la identificación de bolsillos crípticos.

Principales métodos:

• Simulaciones de dinámica molecular (DM) de cuatro proteínas diana farmacológicamente relevantes.
• Evaluación de las técnicas estándar de medición de masa, de muestreo mejorado (temperado paralelo) y de sondeo de fragmentos.
• Desarrollo y aplicación de un nuevo método basado en el intercambio de réplicas hamiltonianas (SWISH) combinado con sondas de fragmentos.
• Análisis de los datos de simulación para comprender los mecanismos de formación de sitios crípticos y distinguir las bolsas verdaderas de los falsos positivos.

Principales resultados:

• Los sitios crípticos no existen como mínimos estables en el paisaje de energía libre de las proteínas no ligadas y tienden a cerrarse rápidamente en las simulaciones.
• Los métodos estándar de toma de muestras mejoradas basados en la medición de la temperatura fueron insuficientes para observar la apertura del sitio críptico.
• La exploración de fragmentos en simulaciones largas reveló ocasionalmente la apertura y unión de sitios crípticos.
• El nuevo método SWISH, combinado con sondas, demostró una promesa significativa para el descubrimiento general de sitios crípticos.
• Se propuso un método para diferenciar las bolsas crípticas verdaderas de los falsos positivos.

Conclusiones:

• La formación del sitio críptico implica una interacción entre los mecanismos de selección de ajuste inducido y conformacional.
• El método SWISH ofrece una estrategia computacional robusta para identificar bolsas crípticas, avanzando en los esfuerzos de descubrimiento de fármacos.
• Comprender la dinámica de bolsillo es crucial para seleccionar métodos computacionales eficientes en el desarrollo de fármacos.