In silico анализ взаимодействия соединений, содержащих фотоактивируемые группы, с ферментами CYP7 человека

С целью выявления структурных особенностей взаимодействия ферментов CYP7 человека с производными бордипирометена (BODIPY) и стероидов, содержащих фотоактивируемые сшивающие группы, проведен in silico анализ комплексов «белок-лиганд». Показано, что модифицированные молекулы BODIPY, а также производное дегидроэпиандростерона с диазириновой группой способны связываться в активном центре стероид-гидроксилаз человека с аффинностью, сравнимой с соответствующими величинами, рассчитанными для природных субстратов этих ферментов. При этом геометрия комплекса «фермент-лиганд» для модифицированного стероида в активном центре также соответствует геометрии комплексов CYP7 со своими природными лигандами, что указывает на возможность образования гидроксилированных продуктов реакции - меченых аналогов биометаболитов. Показано, что наличие одновременно диазириновой и 7-нитробензофуразановой групп значительно снижает сродство лиганда к активному центру CYP7A1 и, в особенности, CYP7B1. Идентифицированы аминокислотные остатки, расположенные вблизи фотоактивируемых групп и способные образовывать с ними ковалентные аддукты. Полученные результаты представляют интерес для объяснения механизма взаимодействия соединений, содержащих фотоактивируемые сшивающие группы с рекомбинантными ферментами CYP7 человека in vitro, а также для идентификации продуктов ковалентной модификации аминокислотных остатков белка, образующихся при фотоактивации исследованных молекул.

1. Photo-affinity labeling (PAL) in chemical proteomics: a handy tool to investigate protein-protein interactions (PPIs) / D. P. Murale [et al.] // Proteome Science. - 2016. - Vol. 15, N 1. https://doi.org/10.1186/s12953-017-0123-3

2. Labeling of the nicotinic acetylcholine receptor by a photoactivatable steroid probe: effects of cholesterol and cholinergic ligands / A. M. Fernandez [et al.] // Biochimica et Biophysica Acta - Biomembranes. - 1993. - Vol. 1149, N 1. - P. 135-144. https://doi.org/10.1016/0005-2736(93)90034-w

3. Kym, P. R. Evaluation of a highly efficient aryl azide photoaffinity labeling reagent for the progesterone receptor / P. R. Kym, K. E. Carlson, J. A. Katzenellenbogen // Bioconjugate Chemistry. - 1995. - Vol. 6, N 1. - P. 115-122. https://doi.org/10.1021/bc00031a014

4. Lysosomal cholesterol activates mTORC1 via an SLC38A9-Niemann-Pick C1 signaling complex / B. M. Castellano [et al.] // Science. - 2017. - Vol. 355, N 6331. - P. 1306-1311. https://doi.org/10.1126/science.aag1417

5. Photoaffinity labeling with cholesterol analogues precisely maps a cholesterol-binding site in voltage-dependent anion channel-1 / M. M. Budelier [et al.] // Journal of Biological Chemistry. - 2017. - Vol. 292, N 22. - P. 9294-9304. https://doi.org/10.1074/jbc.m116.773069

6. Current advances of carbene-mediated photoaffinity labeling in medicinal chemistry / S.-S. Ge [et al.] // RSC Advances. -2018. - Vol. 8, N 51. - P. 29428-29454. https://doi.org/10.1039/c8ra03538e

7. Rational design of a photo-crosslinking BODIPY for in situ protein labeling / D. P. Murale [et al.] // Chemical communications. - 2015. - Vol. 51, N 30. - P. 6643-6646. https://doi.org/10.1039/c5cc01068c

8. Formation and detection of oxidant-generated tryptophan dimers in peptides and proteins / L. Carroll [et al.] // Free Radical Biology and Medicine. - 2017. - N 113. - P. 132-142. https://doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2017.09.020

9. Effect of the NBD-group position on interaction of fluorescently-labeled cholesterol analogues with human steroidogenic acute regulatory protein STARD1 / K. V. Tugaeva [et al.] // Biochemical and Biophysical Research Communications. - 2018. -Vol. 497, N 1. - P. 58-64. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2018.02.014