Дизайн и проверка действия малых химических соединений, направленных на ингибирование белка FADD

Рецептор CD95 является одним из наиболее изученных представителей семейства рецепторов смерти. Его активация ведет к запуску апоптоза – программы программируемой клеточной гибели через образование комплекса DISC (Death-Inducing Signaling Complex – комплекс, индуцирующий смерть). Основным структурным звеном комплекса CD95 DISC является адаптерный белок FA DD (Fas-Associated Death Domain – Fas-ассоциированный домен смерти), олигомеризация которого необходима для последующей активации прокаспазы-8 в рецепторном комплексе. Белок FA DD характеризуется наличием домена смерти и домена DED (Death Effector Domain – эффекторный домен смерти). Домен смерти рецептора CD95 связывается с соответствующим доменом белка-адаптера FA DD, а за счет связывания доменов DED происходит образование комплекса с участием прокаспазы-8, 10 и белка с-FLIP. Поиск ингибиторов взаимодействия белка FA DD и других ключ евых компонент комплекса DISC представляет огромный интерес для исследования структурно-функциональной организации данного комплекса, молекулярных механизмов клеточной гибели и лечения нейродегенеративных заболеваний. Был осуществлен поиск малых химических соединений in silico, направленно взаимодействующих c доменом DED белка FA DD. Для достижения данной цели были проведены молекулярное моделирование белковых комплексов и виртуальный скрининг потенциальных ингибиторов FA DD, а также разработана новая методология экспериментальной проверки их биологического эффекта на клеточных линиях. Компьютерно-экспериментальный анализ позволил выявить оптимальную конформацию белка FA DD для дизайна низкомолекулярных соединений, способных связываться в районе аминокислотного остатка Y25. Мы предполагаем, что дальнейшая оптимизация структур химических соединений, способных связываться с гидрофобным карманом вблизи аминокислотного остатка Y25 FA DD, позволит создать новые перспективные ингибиторы программируемой клеточной гибели.

1. Bissantz C., Kuhn B., Stahl M. A medicinal chemist’s guide to molecular interactions. J. Med. Chemistry. 2010;53(14):5061-5084. https://doi.org/10.1021/jm100950p

2. Carrington P.E., Sandu C., Wei Y., Hill J.M., Morisawa G., Huang T., Gavathiotis E., Wei Y., Werner M.H. The structure of FADD and its mode of interaction with procaspase-8. Mol. Cell. 2006;22(5):599-610. https://doi.org/10.1016/j.molcel.2006.04.018

3. Friesner R.A., Banks J.L., Murphy R.B., Halgren T.A., Klicic J.J., Mainz D.T., Repasky M.P., Knoll E.H., Shaw D.E., Shelley M., Perry J.K., Francis P., Shenkin P.S. Glide: a new approach for rapid, accurate docking and scoring. 1. Method and assessment of docking accuracy. J. Med. Chem. 2004;47(7):1739-1749. https://doi.org/10.1021/jm0306430

4. Friesner R.A., Murphy R.B., Repasky M.P., Frye L.L., Greenwood J.R., Halgren T.A., Sanschagrin P.C., Mainz D.T. Extra precision glide: docking and scoring incorporating a model of hydrophobic enclosure for protein-ligand complexes. J. Med. Chem. 2006;49(21):6177-6196. https://doi.org/10.1021/jm051256o

5. Halgren T.A., Murphy R.B., Friesner R.A., Beard H.S., Frye L.L., Pollard W.T., Banks J.L. Glide: a new approach for rapid, accurate docking and scoring. 2. Enrichment factors in database screening. J. Med. Chem. 2004;47(7):1750-1759. https://doi.org/10.1021/jm030644s

6. Irwin J.J., Sterling T., Mysinger M.M., Bolstad E.S., Coleman R.G. ZINC: a free tool to discover chemistry for biology. J. Chem. Inf. Model. 2012;52(7):1757-1768. https://doi.org/10.1021/ci3001277

7. Krammer P.H., Arnold R., Lavrik I.N. Life and death in peripheral T cells Nat. Rev. Immunol. 2007;7(7):532-542. https://doi.org/10.1038/nri2115 Lavrik I.N., Golks A., Krammer P.H. of cell death.J.Clin Invest 2005;115(10):2665-2672. https://doi.org/10.1172/JCI26252

8. Lavrik I.N., Golks A., Krammer P.H. Caspases: pharmacological manipulation of cell death J Clin Invest.2005;115(10):2665-2672. https://doi.org/10.1172/JCI26252

9. Lavrik I.N., Krammer P.H. Regulation of CD95/

10. Sastry G.M., Adzhigirey M., Day T., Annabhimoju R., Sherman W. Protein and ligand preparation: parameters, protocols, and influence on virtual screening enrichments. J. Comput. Aid. Mol. Des. 2013;27(3):221-234. https://doi.org/10. 1007/ s10822-013-9644-8

11. Schleich K., Warnken U., Fricker N., Öztürk S., Richter P., Kammerer K., Schnoelzer M., Krammer P.H., Lavrik I.N. Stoichiometry of the CD95 death-inducing signaling complex: experimental and modeling evidence for a death effector domain chain model. Mol. Cell. 2012;47(2):306-319. https://doi.org/10.1016/j.molcel.2012.05.006