326
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ДЕСКРИПТОРОВ АМИНО-
КИСЛОТ ДЛЯ ОЦЕНКИ БИОАКТИВНОСТИ АНАЛОГОВ ИНГИБИТО-
РОВ АНГИОТЕНЗИНПРЕВРАЩАЮЩЕГО ФЕРМЕНТА
Е.Ю. Тюнина, В.Г. Баделин, Г.Н. Левочкина
Институт химии растворов РАН,
153045 г. Иваново, ул. Академическая, 1. Россия
tey@isc-ras.ru
Ивановский государственный химико-технологический университет
153000 г. Иваново, пр. Ф. Энгельса, 7
В последние годы значительно повысился интерес к структуре и
функциям встречаю-
щихся в свободном состоянии в организме низкомолекулярных
пептидов, выполняющих ряд
специфических биологических функций. Среди них особо выделяют ангиотензин II (АТII),
который обладает свойствами вазоконстриктора и образуется
in vivo из
белка-
предшественника ангиотензиногена в результате последовательного действия нескольких
протеолитических ферментов. Неактивный декапептид ангиотензин I (АТI)
под влиянием
ангиотензинпревращающего фермента (АТПФ) превращается в активный октапептид АТII.
Поиски эффективных ингибиторов АТПФ и оценка их биологической активности представ-
ляют интерес не только для исследования механизма ферментативного действия, но
и для
практической медицины с целью получения антигипертензивных препаратов. Один из под-
ходов к оценке эффективности ингибиторов заключается в использовании методов корреля-
ционного анализа для получения статистически значимых соотношений между функцией и
структурой потенциального ингибитора или его активного фрагмента. В центре внимания
данной работы – одновременное использование нескольких структурных дескрипторов раз-
ного уровня информативности для описания молекулярной структуры и построения модели
структура-биоактивность. В качестве объектов исследования выбраны 48 дипептидов, вхо-
дящих в структуру аналогов ингибиторов АТПФ. Проведен анализ возможности использова-
ния квантово-химических дескрипторов аминокислот, таких как дипольный момент, индекс
поляризуемости, заряды на атомах, энергии высшей занятой и низшей незанятой молекуляр-
ных орбиталей и др. для описания имеющихся данных по биоактивности пептидов. Кванто-
во-химические расчеты проводились с помощью программ комплекса HyperChem. Показано,
что наибольшее влияние на биоактивность исследуемых соединений оказывают электронные
свойства (X(аа) - электроотрицательность и Pol(аа)
- полярность аминокислот, H
B
- параметр,
характеризующий способность к образованию водородных связей в пептидах). Используя
методы регрессионного анализа, установлено корреляционное соотношение для оценки био-
активности пептидов, аналогов ингибиторов АТПФ: log(1/IC
50
) = a
0
+b
1
Pol+b
2
X+b
3
V
w
+b
4
H
B
,
где Pol =
n
i
Pol(aa), X =
n
i
X(aa), n
i
– частота появления каждой из аминокислот в пептидах,
V
w
– Ван-дер-Ваальсов объем пептида. Коэффициенты уравнения статистически значимы
(при доверительной вероятности 0.95), значения
коэффициента корреляции r
corr
= 0.868,
SD = 0.46, F
statistic
= 41.988. Проведено обсуждение вкладов указанных дескрипторов, отра-
жающих электронные и стерические свойства аминокислот, в активность пептидов. Показа-
но, что эффективно ингибировали АТПФ те пептидные аналоги (с концентрацией (IC
50
) 10
-6
-
10
-4
M), структура которых состояла как из полярного, так и неполярного аминокислотного
остатков. По-видимому, это следует учитывать при дальнейшей модификации и улучшении
ингибиторов столь важных энзимов.