Opredelitev specifične vezave zaviralcev sterol 14α-demetilaze in ligaze MurD v vodnem okoljuOgris, Iza (Avtor) Golič Grdadolnik, Simona (Mentor) Rozman, Damjana (Komentor) CYP51ligaza MurDinterakcije protein–ligandpiridiletanol(feniletil)aminiselektivni zaviralci Candidanačrtovanje spojine vodnicedinamika proteinovNMRspektralne gostoteprotimikrobne tarčeFizikalno-kemijska opredelitev interakcij med proteini in ligandi je ključna tako za razumevanje bioloških sistemov kot tudi za racionalno načrtovanje zdravilnih učinkovin. Ker so ligandi, proteini in njihovi kompleksi dinamični sistemi, je za njihovo raziskovanje bistveno okolje, ki ohranja njihovo naravno dinamiko. Študij teh interakcij v vodnem okolju se bolje približa fiziološkim pogojem, v primerjavi s preučevanjem kristalnih struktur, pri čemer je dinamika sistema ohranjena. V raziskavi smo preučevali vezavo ligandov na dve proteinski tarči: sterol 14?-demetilazo (CYP51), esencialen encim v biosintezni poti sterolov in tarčo protiglivnih zdravil, ter muramil ligazo D (MurD), večdomenski bakterijski encim, ki sodeluje pri sintezi peptidoglikana in velja za obetavno tarčo pri razvoju novih protibakterijskih učinkovin. Glavna eksperimentalna metoda, ki smo jo uporabili, je metoda jedrske magnetne resonance (NMR). Z določanjem afinitete vezave in NMR metodami, ki temeljijo na opazovanju signalov liganda, smo preučili vezavo piridiletanol(feniletil) aminov na CYP51 iz Candida albicans (CaCYP51) in človeški CYP51 (hCYP51) ter prepoznali ključne funkcionalne skupine, ki omogočajo selektivno delovanje proti CaCYP51 in hkrati preprečujejo zaviranje hCYP51, kar bi vodilo v akumulacijo toksičnih sterolov v telesu. Določili smo skupine, ki prispevajo k izboljšani vezavni afiniteti. Ugotovili smo način vezave izbranih derivatov v aktivnem mestu CaCYP51 in pokazali, da se razlikuje od vezave klinično uporabljenih azolnih zaviralcev. Najobetavnejši selektivni derivati so izkazovali zaviralno in protiglivno delovanje. Kot najobetavnejši se je izkazal GIS-528, ki lahko služi kot spojina vodnica za nadaljnjo optimizacijo. Pri proteinu Escherichia coli MurD smo v NMR spektrih asignirali jedra 1HN in 15N glavne verige ter jedra 1H in 13C metilnih skupin AILVproR aminokislinskih ostankov prostega in vezanega encima. Nato smo preučili dinamiko glavne verige in stranskih verig MurD ter njen vpliv na vezavo ligandov na različnih časovnih skalah. Predstavili smo nov analitični pristop k analizi odnosov med spektralnimi gostotami z analizo glavnih osi, ki nam je omogočila mehanistični vpogled v dinamiko na ravni posameznih ostankov. Pri apo in vezanem MurD smo zaznali kompenzacijske učinke (ps–ms časovna skala) ter dinamiko konformacijske izmenjave (µs–ms časovna skala), pri čemer je bila slednja izmerjena tudi neodvisno. Prisotnost konformacijske dinamike na µs-ms časovni skali pri apo stanju in stanju z vezanim AMP-PCP nakazujejo, da je pri vezavnem mehanizmu odločilna konformacijska selekcija. Pri MurD z vezanim zaviralcem smo podrobno opredelili dinamično raznolikost strukturnih elementov, ki omejuje učinkovitost vezave. Rezultati simulacij molekulske dinamike so potrdili eksperimentalne izsledke in hkrati razkrili dodatno raznolikost strukturnih družin apo stanja in kompleksov MurD. V raziskavi smo uspeli zasnovati in opredeliti nov strukturni tip selektivnih zaviralcev CaCYP51 in raziskati strukturno-dinamični vidik vezave zaviralcev MurD. Nove smernice za racionalno načrtovanje zaviralcev CYP51 in MurD lahko prispevajo k razvoju inovativnih protimikrobnih učinkovin ter zapolnijo vrzel na premalo raziskanem področju iskanja rešitev za mikrobno rezistenco.20252025-12-05 07:15:45Doktorsko delo/naloga176599VisID: 37195sl