Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ 2499-9962 83062 10.29039/rusjbpc.2023.0582 ОБЩАЯ И МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОФИЗИКА GENERAL AND MOLECULAR BIOPHYSICS ОБЩАЯ И МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОФИЗИКА CONFORMATIONAL PROPERTIES AND ELECTRONİC STRUCTURE OF ANTİTUMOR AGENT TYR-SER-LEU КОНФОРМАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА И ЭЛЕКТРОННАЯ СТРУКТУРА ПРОТИВООПУХОЛЕВОГО АГЕНТА TYR-SER-LEU Агаева Г. А. Agaeva G. A. gulshen@mail.ru Агаева У. Т. Agaeva U. T. Годжаев Н. М. Godjaev N. M. Бакинский государственный университет Баку Азербайджан Baku State University Baku Azerbaijan Бакинский государственный университет Баку Россия Baku State University Baku Russian Federation Бакинский государственный университет Баку Азербайджан Baku State University Baku Azerbaijan 16 05 2024 16 05 2024 8 1 16 20 12 07 2023 https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/83062/view

Методами молекулярного моделирования были исследованы особенности пространственного и электронного строения противоопухолевого трипептида YSL (Tyr-Ser-Leu), разработанного китайскими учеными. Конформационный анализ молекулы выявил ограниченный набор ее энергетически предпочтительных конформационных состояний в определенном интервале относительной энергии. Была определена природа сил, стабилизирующих низкоэнергетические конформации молекулы трипептида. В результате исследования были также определены энергетически предпочтительные области величин двугранных углов, величины энергетических вкладов межостаточных взаимодействий и водородных связей, а также взаимное расположение остатков и их боковых цепей в низкоэнергетических конформациях трипептида. Методами молекулярной механики были получены величины энергетических вкладов внутримолекулярных взаимодействий в низкоэнергетических конформационных состояниях молекулы. На основе квантово-химических расчетов были определены распределение электронной плотности и величины дипольных моментов наиболее оптимальных пространственных структур молекулы трипептида YSL Квантово-химическими расчетами также была исследована реакционная способность трипептида на основе полученных электронных характеристик каждой низкоэнергетической конформации молекулы. Используя рассчитанные координаты атомов энергетически предпочтительных структур молекулы, были построены их молекулярные модели, сопоставление которых дает возможность выделить структурные критерии, необходимые для создания лекарственного препарата пригодного для клинического использования.

Molecular modeling methods were used to study the features of the spatial and electronic structure of the antitumor tripeptide YSL (Tyr-Ser-Leu), developed by Chinese scientists. The conformational analysis of the molecule revealed a limited set of its energetically preferable conformational states in a certain range of relative energy. The nature of the forces stabilizing the low-energy conformations of the tripeptide molecule was determined. As a result of the study, the energetically preferable ranges of dihedral angles, the energy contributions of interresidual interactions and hydrogen bonds, as well as the mutual arrangement of residues and their side chains in low-energy conformations of the tripeptide were also determined. Using the methods of molecular mechanics, the energy contributions of intramolecular interactions in low-energy conformational states of the molecule were obtained. Based on quantum-chemical calculations, the distribution of electron density and the values of dipole moments of the most optimal spatial structures of the YSL tripeptide molecule were determined. The reactivity of the tripeptide was also studied by quantum chemical calculations based on the obtained electronic characteristics of each low-energy conformation of the molecule. Using the calculated coordinates of the atoms of the energetically preferable structures of the molecule, their molecular models were built, the comparison of which makes it possible to identify the structural criteria necessary to create a drug suitable for clinical use.

 противоопухолевый агент трипептид конформация метод молекулярной механики квантово-химические расчеты antitumor agent tripeptide conformation molecular mechanics method quant-chemical calculations

Wang C., Wang S., Lu R., Zhao L., Zhu Z.F., Xu Q., Lv J.Q., Wang L.L., Fu Z., Lin G., Yao Z. Effects of a novel tripeptide, tyroserleutide (YSL), on cell cycle progression of human hepatocellular carcinoma. Anticancer Drugs, 2009, vol. 20, no. 7, pp. 534-42, doi: 10.1097/CAD.0b013e32832ced93. Wang C., Wang S., Lu R., Zhao L., Zhu Z.F., Xu Q., Lv J.Q., Wang L.L., Fu Z., Lin G., Yao Z. Effects of a novel tripeptide, tyroserleutide (YSL), on cell cycle progression of human hepatocellular carcinoma. Anticancer Drugs, 2009, vol. 20, no. 7, pp. 534-42, doi: 10.1097/CAD.0b013e32832ced93. Wang H.Y., Yi W.J., Qin S.Y., Li C., Zhuo R.X., Zhang X.Z. Tyroserleutide-based gene vector for suppressing VEGF expression in cancer therapy. Biomaterials, 2012, vol. 33, no. 33, pp. 8685-8694, doi: 10.1016/j.Biomaterials.2012.08.022. Wang H.Y., Yi W.J., Qin S.Y., Li C., Zhuo R.X., Zhang X.Z. Tyroserleutide-based gene vector for suppressing VEGF expression in cancer therapy. Biomaterials, 2012, vol. 33, no. 33, pp. 8685-8694, doi: 10.1016/j.Biomaterials.2012.08.022. Fu Z., Lu R., Li G., Zhao L., Gao W., Che X., Jian X., Zhou C., Yao Z. Tyroserleutide tripeptide affects calcium homeostasis of human hepatocarcinoma BEL-7402 cells. Sci. China C Life Sci., 2005, vol. 48, no. 5, pp. 523-530. Fu Z., Lu R., Li G., Zhao L., Gao W., Che X., Jian X., Zhou C., Yao Z. Tyroserleutide tripeptide affects calcium homeostasis of human hepatocarcinoma BEL-7402 cells. Sci. China C Life Sci., 2005, vol. 48, no. 5, pp. 523-530. Lu R., Jia J., Bao L., Fu Z., Li G., Wang S., Wang Z., Jin M., Gao W., Yao Z. Experimental study of the inhibition of human hepatocarcinoma Bel7402 cells by the tripeptide tyroserleutide(YSL). Cancer Chemother. Pharmacol., 2006, vol. 57, no. 2, pp. 248-256. Lu R., Jia J., Bao L., Fu Z., Li G., Wang S., Wang Z., Jin M., Gao W., Yao Z. Experimental study of the inhibition of human hepatocarcinoma Bel7402 cells by the tripeptide tyroserleutide(YSL). Cancer Chemother. Pharmacol., 2006, vol. 57, no. 2, pp. 248-256. Ding W., Zhang J., Yao Z., Lu R., Wu D., Li G., Shen Z., Sun Y., Lin G., Wang C., Zhao M., Peng S. The synthesis, distribution, and anti-hepatic cancer activity of YSL. Bioorg Med Chem., 2004, vol. 12, no. 18, pp. 4989-4994. Ding W., Zhang J., Yao Z., Lu R., Wu D., Li G., Shen Z., Sun Y., Lin G., Wang C., Zhao M., Peng S. The synthesis, distribution, and anti-hepatic cancer activity of YSL. Bioorg Med Chem., 2004, vol. 12, no. 18, pp. 4989-4994. Агаева Г.А., Агаева У.Т., Годжаев Н.М. Особенности пространственной организации молекул гемокинина-1 человека и гемокинина-1 мыши/крысы. Биофизика, 2015, т. 60, вып. 3, с. 457-470. Agaeva G.A., Agaeva U.T., Gojaev N.M. Features of the spatial organization of human hemokinin-1 and mouse/rat hemokinin-1 molecules. Biophysics, 2015, vol. 60, iss. 3, pp. 457-470 (In Russ.). IUPAC-IUB Commision on Biochemical Nomenclature Abbreviations and symbols for description of conformation of polypeptide chains. Pure Appl. Chem., 1974, vol. 40, pp. 291-308. IUPAC-IUB Commision on Biochemical Nomenclature Abbreviations and symbols for description of conformation of polypeptide chains. Pure Appl. Chem., 1974, vol. 40, pp. 291-308. Максумов И.С., Исмаилова Л.И., Годжаев Н.М. Программа полуэмпирического расчета конформаций молекулярных комплексов на ЭВМ. Журнал структурной химии, т. 24, № 4, 1983, с. 147-148. Maksumov I.S., Ismailova L.I., Gojaev N.M. The program of semi-empirical calculation of conformations of molecular complexes on a computer. Journal of Structural Chemistry, vol. 24, no. 4, 1983, pp. 147-148 (In Russ.). Chem 3D Pro, “Molecular Modeling and Analysis”, Cambridge Soft Corporation, 875 Massachusetts, 02139 U.S.A (2005) Chem 3D Pro, “Molecular Modeling and Analysis”, Cambridge Soft Corporation, 875 Massachusetts, 02139 U.S.A (2005)