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Pianeta Chimica.it Responsabile: Prof. Mauro Tonellato |
MODELLISTICA MOLECOLARE CON ArgusLab 10^ LEZIONE Proteine 3 Docking molecolare |
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Gli argomenti di questa lezione sono: |
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| Docking Per docking (dall'inglese andare in porto) si intende l'inserimento di un legando nel sito di legame di una proteina in un'operazione simulata al computer di modellistica molecolare. Permette di prevedere se un certo legando è in grado di legarsi nel sito attivo di un enzima. Recentemente lo studio del docking al computer si è molto diffuso nella ricerca farmacologica perchè permette di individuare, tra le centinaia di molecole possibili, quelle che sono in grado di legarsi in modo più efficiente nel sito di legame di una proteina e quindi quelle che possono diventare un farmaco in grado di bloccare l'azione di quella particolare proteina. In questo modo i chimici possono evitare di sintetizzare centinaia di molecole inutili e preparare solo su quelle che si sono rivelate più promettenti nel docking. Queste vengono poi testate in laboratorio per misurare la loro reale affinità per l'enzima in questione. Le indicazioni di affinità enzimatica servono al chimico di modellistica molecolare per ottimizzare il suo modello al computer e studiare altre varianti della molecola legando. Questa procedura viene ripetuta più e più volte in un processo iterativo che vede la collaborazione di gruppi di ricerca diversi (modellistica molecolare, sintesi chimica, affinità enzimatica) e permette di arrivare ad ottenere nuovi farmaci in modo più mirato, senza procedere a caso come si faceva in passato. Questo nuovo approccio è chiamato progettazione razionale del farmaco. Arguslab è un programma di modellistica molecolare che consente di eseguire il docking! In questa prima esperienza di docking proverete a riposizionare nel sito di legame lo stesso legando che è già presente nella proteina. Potrete confrontare la posizione del legando calcolata da Arguslab con quella sperimentale ottenuta dall'analisi ai raggi x della proteina. Recettore dell'acetilcolina Anche in questa terza lezione sulle proteine, studierete il recettore dell'acetilcolina, ma, invece della proteina completa (fig.1), ne userete solo un frammento, 1uv6_tut (fig.2), che avete già usato nelle due lezioni precedenti. Questa struttura contiene solo 2 delle 5 catene proteiche che la molecola possiede in natura. Al posto dell'acetilcolina, in questa struttura è presente un suo analogo, la carbammilcolina, una molecola modificata che si lega nella proteina in modo più stabile e può essere cristallizzata più facilmente. Prima di cominciare, scaricate il file 1uv6_tut.zip, decomprimetelo per ottenere il file PDB 1uv6_tut.pdb e collocatelo in una directory chiamata Acetilcolina. |
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 fig. 1  fig. 2 |
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Individuare il Legando Nella proteina recettore dell'acetilcolina, 1uv6_tut, vi è un legando, carbammilcolina, all'interno del sito di legame. Per individuarlo, aprite il file PDB 1uv6_tut con ArgusLab, facendo attenzione a selezionare il tipo corretto di file nella finestra di dialogo: File / Open / Tipo di File (Brookhaven PDB files). Assicuratevi che sia selezionata la vista ad albero della molecola: Tools / Molecule Tree View oppure cliccate il pulsante 
nella barra degli strumenti.Nella finestra con la vista ad albero seguite il percorso 1uv6_tut / Residues / Misc qui si trova il legando 1206 CCE (carbammilcolina) cliccatelo per selezionarlo, poi scegliete Edit / Hide Unselected e poi click destro (su 1206 CCE) / Set Render Mode / Cylinder med , infine View / Center molecule view in window oppure cliccate il pulsante  nella barra degli
strumenti. Ora fate click destro (su 1206 CCE) e scegliete Make a Ligand Group from this Residue (fig. 3)  fig. 3 Nella directory Groups ora compare un nuovo legando 1 CCE fate click destro su questo e scegliete Modify Group, nella finestra che compare cambiategli il nome in CCE raggi X, per ricordarvi che questo è il legando originale ottenuto con la diffrazione ai raggi X. Selezionatelo con un click e aggiungete gli idrogeni con Shift + pulsante H nella barra degli strumenti (add hydrogens). Il legando carbammilcolina è ora perfettamente leggibile come in figura 4.  |
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 fig. 4 |
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Creare un nuovo Legando |
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Calcolare il Docking |
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Valutare il Docking Potete valutare la bontà del docking appena eseguito confrontando la posizione del legando, calcolata da Arguslab, con quella determinata sperimentalmente con la diffrazione ai raggi X. Questo confronto può essere fatto da voi stessi osservando la posizione dei due legandi nella finestra, ma può anche essere valutata matematicamente dal programma come scarto quadratico medio tra le posizioni di atomi corrispondenti nelle due molecole. Selezionate con un click il legando originale 1 CCE raggi X nella finestra ad albero, poi selezionate anche il legando riposizionato 3 CCE Carbammilcolina con Ctrl + click. Quando i due legandi sono entrambi selezionati, fate click destro sulla directory Groups e scegliete Calculate RMSD position between two similar Groups (figura 9).  fig. 9 Naturalmente, più piccolo è lo scarto quadratico medio più vicino è il nuovo legando al legando originale, in questo caso si sono ottenuti 0,82 A. |
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Autore: prof Mauro Tonellato |
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email: info@pianetachimica.it
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, nella finestra
che compare scegliete il giusto legando 3 CCE carbammilcolina,
il sito di legame è già individuato, scegliete Calculate
Size per definire le dimensioni dello spazio assegnato al sito di
legame (figura 7).
