In silico исследование флуоресцентных BODIPY-красителей как лигандов стероидогенных белков

  • Матвей Сергеевич Хорецкий Учреждение БГУ «Научно-исследовательский институт физико-химических проблем», ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь
  • Ярослав Вячеславович Фалетров Учреждение БГУ «Научно-исследовательский институт физико-химических проблем», ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь
  • Елена Викентьевна Рудая Учреждение БГУ «Научно-исследовательский институт физико-химических проблем», ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь
  • Владимир Макарович Шкуматов Учреждение БГУ «Научно-исследовательский институт физико-химических проблем», ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь

Аннотация

Проведено моделирование взаимодействия флуоресцентных соединений на основе BODIPY с белками млекопитающих, ответственными за стероидогенез, а именно цитохромами Р450: CYP11A1, CYP17A1, CYP19A1, CYP7A1 и транспортным белком STARD1. Результаты расчетов демонстрируют высокую аффинность связывания выбранных соединений в активных центрах данных белков (теоретически рассчитанные энергии связывания в диапазоне от – 6,7 до –12,4 ккал/моль), что свидетельствует о перспективности экспериментального тестирования ряда BODIPY-производных с указанными белками-мишенями. Для этого были получены и охарактеризованы методом спектрофлуориметрии различные BODIPY-красители. Представлены методы квантово-химических расчетов, предсказывающие спектры поглощения выбранных соединений. Результаты позволили сделать вывод о приемлемости использования расчетов для оценки физико-химических свойств соединений на основе BODIPY в целях создания новых соединений для медико-биологических исследований. 

Биографии авторов

Матвей Сергеевич Хорецкий, Учреждение БГУ «Научно-исследовательский институт физико-химических проблем», ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь

стажер младшего научного сотрудника

Ярослав Вячеславович Фалетров, Учреждение БГУ «Научно-исследовательский институт физико-химических проблем», ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь

кандидат химических наук; старший научный сотрудник

Елена Викентьевна Рудая, Учреждение БГУ «Научно-исследовательский институт физико-химических проблем», ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь

кандидат биологических наук; старший научный сотрудник

Владимир Макарович Шкуматов, Учреждение БГУ «Научно-исследовательский институт физико-химических проблем», ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь

кандидат биологических наук; старший научный сотрудник

Литература

  1. Heisig F., Gollos S., Freudenthal S. J., et al. Synthesis of BODIPY derivatives substituted with various bioconjugatable linker groups: a construction kit for fluorescent labeling of receptor ligands. J. Fluoresc. 2014. Vol. 24, issue 1. P. 213–230. DOI: 10.1007/ s10895-013-1289-4.
  2. Guzow K., Kornowska K., Wiczk W. Synthesis and photophysical properties of a new amino acid possessing a BODIPY moiety. Tetrahedron Lett. 2009. Vol. 50. P. 2908–2910. DOI: 10.1016/j.tetlet.2009.03.195.
  3. Gocze P. M., Freeman D. A. Factors underlying the variability of lipid droplet fluorescence in MA-10 Leydig tumor cells. Cytometry. Part A. 1994. Vol. 17, issue 2. P. 151–158. DOI: 10.1002/cyto.990170207.
  4. Maxfield F. R., Wüstner D. Analysis of cholesterol trafficking with fluorescent probes. Methods Cell Biol. 2012. Vol. 108. P. 367–393. DOI: 10.1016/B978-0-12-386487-1.00017-1.
  5. Bandhuvula P., Li Z., Bittman R., et al. Sphingosine 1-phosphate lyase enzyme assay using a BODIPY-labeled substrate. BBRC. 2009. Vol. 380, issue 2. P. 366 –370. DOI: 10.1016/j.bbrc.2009.01.106.
  6. Mao M., Lei H., Liu Q., et al. Effects of miR-33a-5P on ABCA1/G1-mediated cholesterol efflux under inflammatory stress in THP-1 macrophages. PLoS One. 2014. Vol. 9, issue 10. Article ID: e109722. DOI: 10.1371/journal.pone.0109722.
  7. Wunder C., Churin Y., Winau F., et al. Cholesterol glucosylation promotes immune evasion by Helicobacter pylori. Nat. Med. 2006. Vol. 12, issue 9. P. 1030 –1038. DOI: 10.1038/nm1480.
  8. Crowley J. T., Toledo A. M., LaRocca T. J., et al. Lipid exchange between Borrelia burgdorferi and Host cells. PLoS Patog. 2013. Vol. 9, issue 1. Article ID: e1003109. DOI: 10.1371/journal.ppat.1003109.
  9. Faletrov Y., Brzostek A., Plocinska R., et al. Uptake and metabolism of fluorescent steroids by mycobacterial cells. Steroids. 2017. Vol. 117. P. 29–37. DOI: 10.1016/j.steroids.2016.10.001.
  10. Baker B. Y., Epand R. F., Epand R. M., et al. Cholesterol binding does not predict activity of the steroidogenic acute regulatory protein, StAR. J. Biol. Chem. 2007. Vol. 282, issue 14. P. 10223–10232. DOI: 10.1074/jbc.M611221200.
  11. Lepesheva G. I., Seliskar M., Knutson C. G., et al. Conformational dynamics in the F/G segment of CYP51 from Mycobacterium tuberculosis monitored by FRET. Arch. Biochem. Biophys. 2007. Vol. 464, issue 2. P. 221–227. DOI: 10.1016/j.abb.2007.05.017.
  12. Kim D., Ma D., Kim M., et al. Fluorescent Labeling of protein using blue-emitting 8-amino-BODIPY derivatives. J. Fluoresc. 2017. Vol. 27, issue 6. P. 2231–2238. DOI: 10.1007/s10895-017-2164-5.
  13. Cheng M. H. Y., Savoie H., Bryden F., et al. A convenient method for multicolour labeling of proteins with BODIPY fluorophores via tyrosine residues. Photochem. Photobiol. Sci. 2017. Vol. 16, issue 8. P. 1260 –1267. DOI: 10.1039/c7pp00091j.
  14. Zavadskaya O. A., Faletrov Y. V., Frolova N. S., et al. Preparation of fluorescent-labeled bovine serum albumin and determination of its spectral characteristics. Vestnik BGU. Ser. 2, Khim. Biol. Geogr. 2016. No. 2. P. 12–17 (in Russ.).
  15. Listunov D., Mazéres S., Volovenko Y., et al. Fluorophore-tagged pharmacophores for antitumor cytoxicity: modified chiral lipidic dialkynylcarbinols for cell imaging. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2015. Vol. 25, issue 20. P. 4652– 4656. DOI: 10.1016/j. bmcl.2015.08.029.
  16. He H., Si L., Zhong Y., et al. Iodized BODIPY dyes as long wavelength sensitizers for near-infrared emission of ytterbium(III) ion. Chem. Commun. 2012. Vol. 48, issue 13. P. 1886–1888. DOI: 10.1039/C2CC17037J.
  17. Zhang M., Hao E., Xu Y., et al. One-pot efficient synthesis of pyrrolylBODIPY dyes from pyrrole and acyl chloride. RSC Adv. 2012. Vol. 2, issue 30. P. 11215–11218. DOI: 10.1039/C2RA22203E.
  18. Trott O., Olson A. J. AutoDock Vina: improving the speed and accuracy of docking with a new scoring function, efficient optimization and multithreading. J. Comput. Chem. 2010. Vol. 31, issue 2. P. 455– 461. DOI: 10.1002/jcc.21334.
Опубликован
2018-04-30
Ключевые слова: BODIPY, флуоресценция, цитохром P450, STARD1, докинг, квантово-химические расчеты
Как цитировать
Хорецкий, М. С., Фалетров, Я. В., Рудая, Е. В., & Шкуматов, В. М. (2018). In silico исследование флуоресцентных BODIPY-красителей как лигандов стероидогенных белков. Журнал Белорусского государственного университета. Химия, 1, 22-27. Доступно по https://journals.bsu.by/index.php/chemistry/article/view/1217
Выпуск
№ 1 (2018): Журнал Белорусского государственного университета. Химия
Раздел
Оригинальные статьи

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).