Arzneimitteldesign: Offener Zugang
Offener Zugang

Abstrakt

Homologiemodellierung humaner konzentrativ-nukleosidanaler Transporter (hCNTs) und Validierung durch virtuelles Screening und experimentelle Tests zur Identifizierung neuer hCNT1-Inhibitoren

Hemant Kumar Deokar, Hilaire Playa und John K Buolamwini

Ziel: Die Nukleosidtransporterfamilie ist ein neues Ziel für Krebs, Virus- und Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Aufgrund der Schwierigkeiten bei der Expression, Isolierung und Kristallisation von Membranproteinen gibt es einen Mangel an Strukturinformationen zu Säugetierproteinen und auch zu menschlichen Proteinen. Ziel dieser Studie war es daher, Homologiemodelle für die drei geklonten konzentrativen Nukleosidtransporter hCNT1, hCNT2 und hCNT3 zu erstellen und sie für das Screening zu validieren, um dringend benötigte Inhibitoren und Sonden zu finden.

Methoden: Die kürzlich gemeldete Kristallstruktur des Vibrio cholerae-Konzentrationsnukleosidtransporters (vcCNT) weist eine zufriedenstellende Ähnlichkeit mit den menschlichen CNT-Autologen auf und wurde daher als Vorlage zum Erstellen von Homologiemodellen aller drei hCNTs verwendet. Für die Übung wurde die Schrödinger-Modellierungssuite verwendet. Die externe Validierung der Homologiemodelle wurde durchgeführt, indem eine Reihe kürzlich gemeldeter bekannter Inhibitoren der hCNT1-Nukleosidklasse an der mutmaßlichen Bindungsstelle angedockt wurde, wobei die Induced Fit Docking-Methode (IDF) mit dem Glide-Docking-Programm verwendet wurde. Anschließend wurde das hCNT1-Homologiemodell verwendet, um ein virtuelles Screening einer 360.000 Verbindungen umfassenden Bibliothek durchzuführen, und 172 Verbindungen wurden erhalten und biologisch auf ihre inhibitorische Potenz und Selektivität für hCNT 1, 2 und 3 untersucht.

Ergebnisse: Für alle drei hCNTs wurden hochwertige qualitative Homologiemodelle erhalten, wie durch Abfragen verschiedener Strukturparameter und auch durch externe Validierung durch Docking bekannter Inhibitoren gezeigt wurde. Die IDF-Docking-Ergebnisse zeigen gute Korrelationen zwischen IDF-Scores und inhibitorischen Aktivitäten, insbesondere für hCNT1. Aus den besten 0,1 % der durch virtuelles Screening mit dem hCNT1-Homologiemodell bewerteten Verbindungen ergaben die 172 ausgewählten und auf hCNT1, hCNT2 und hCNT3 getesteten Verbindungen 14 neue Inhibitoren (Treffer) (dh 8 % Erfolgsquote). Die aktivste Verbindung wies einen IC50 von 9,05 μM auf, was einer mehr als 25-fach höheren Wirksamkeit als Phlorizin, dem Standard-CNT-Inhibitor (IC50 von 250 μM), entspricht.

Schlussfolgerung: Wir haben erfolgreich eine Homologiemodellierung und Validierung für alle humanen konzentrativen Nukleosidtransporter (hCNT 1, 2 und 3) durchgeführt. Der Proof-of-Concept, dass diese Modelle durch virtuelles Screening vielversprechend sind, um potente und selektive Inhibitoren zu identifizieren, wurde auch mithilfe des hCNT1-Modells erreicht. So haben wir einen neuen potenten hCNT1-Inhibitor identifiziert, der potenter und selektiver ist als der Standardinhibitor Phlorizin. Auch die anderen hCNT1-Treffer zeigen überwiegend Selektivität. Diese Homologiemodelle sollten für virtuelles Screening zur Identifizierung neuer hCNT-Inhibitoren sowie zur Optimierung von hCNT-Inhibitoren nützlich sein.