DESCUBRIMIENTO Y DISEO DE DROGASEl

desarrollo de un nuevo frmaco es un proceso largo y muy costoso: -Alta actividad -Respuesta adecuada in vivo -Efectos colaterales mnimos -Mejor que terapias existentes

Primer

paso: compuestos gua o lderes (lead compounds)

Segundo

paso: modificacin del compuesto gua para mejorar selectividad, potencia y bio-disponibilidad -- compuestos candidatos a droga

Tcnicas de Modelado Molecular y Bioinformtica -> Diseo racional de drogas

QM

y MM: propiedades electrnicas y conformacionales

Simulacin

y anlisis conformacional: muestreo del espacio conformacional y clculo de energas libres de uninLa

mayora de las drogas ejercen su accin interaccionando con macromolculas: -enzimas -DNA

-receptores proteicos y glicoprotenasInteracciones

no enlazantes y/o covalentes

Drogas: Estudio

agonistas, antagonistas o agonistas inversos

de grado de complementaridad entre el ligando y el sitio de unin (superficies moleculares)Importancia

de informacin estructural sobre el receptor (SBDD):

x-ray /NMR

Mtodos de prediccin estructural

Uso de farmacforosFarmacforo:

conjunto de caractersticas comunes a una serie de molculas activas (modelo abstracto)Ejemplos: Grupos

aceptor y dador de H, grupos cargados, grupos hidrofbicos.

farmacofricos: conj. de tomos que forman parte del farmacforo

Farmacforos

3D: especifican las relaciones espaciales entre los grupos (distancias, ngulos, etc.)Mapeo

farmacofrico: determinar posibles farmacforos 3D para series de compuestos

Farmacforos Supuesto:

alternativos: cul se ajusta mejor a los datos?

todas las molculas se unen de forma similar a la macromolcula - determinacin de grupos farmacofricos comunes y orientados de manera similar en el espacio (anlisis y bsqueda conformacional)

Docking molecularObjetivo:

intentar predecir estructuras de complejos intermoleculares (ligandoreceptor) buscando configuraciones de binding favorablesIdentificacin Evaluacin

de modos de unin de ligandos/inhibidores (generacin de poses)

de conformaciones (scoring)

Tipos de docking:1)

Manual

-Uso de grficos computacionales interactivos-Conocimiento de modos de unin de ligandos similares -Desventaja: ligandos similares pueden adoptar modos de unin distintos2)

Automtico -Consideran muchas ms posibilidades -Sistemticos -No sesgados

Algoritmos:

Rgidos: -ligando y receptor rgidos -slo consideran los grados de libertad de rotacin y traslacin Flexibles: -consideran todos los grados de libertad del ligando (receptor rgido en general) -uso de mtodos comunes de bsqueda conformacional: -bsqueda sistemtica y aleatoria -Monte Carlo (conformaciones por azar y criterio de aceptacin)

-Algoritmos genticos (cromosomas codifican orientacin en el receptor)-distance geometry, simulated annealingDinmica

Molecular:

-mejor forma de incorporar flexiblidad -costoso -baja capacidad de identificar todos los modos de unin

Algoritmo de DOCKBsqueda

de molculas con alto grado de complementaridad de forma con receptor

Procedimiento: 1) Generacin de imagen negativa del sitio de unin a partir de la superficie molecular (conjunto de esferas solapantes de distinto radio) 2) Matcheo (cliques) de tomos de ligando con centros de esferas

3) Orientacin del ligando en el sitio por LSQ fit y chequeo de orientacin4) Minimizacin energtica y scoring 5) Vuelta al paso 2

2)Algoritmo de AutoDockDocking

flexible: ligando libre y protena rgida

Procedimiento: 1) Construccin de grid-maps en la cavidad proteica. Se crea una grilla por cada tipo de tomo que exista en el ligando (C, N, O, S, H) con informacin del campo electrosttico y las interacciones no polares 2) Definicin de diedros rotables en el ligando 3) Generacin de conformacin en el sitio activo por medio de: -Monte Carlo/SA -Algoritmo gentico Lamarckiano

4) Scoring de conformacin5) Vuelta al paso 3

Se

calcula tambin la energa libre de unin

3)Algoritmo de MOEDocking

flexible: ligando libre y protena rgida

Procedimiento: 1) Anlisis conformacional: modificacin de diedros del ligando por mtodos sistemticos (ligandos pequeos) o mtodos aleatorios (ligandos grandes) 2) Ubicacin (placement): generacin de pose en el sitio de unin usando estrategias similares a las de DOCK (matcheo de tomos de ligando y esferas en el sitio de unin): -Alpha triangle -Triangle matcher -Proxy triangle -Alpha PMI 3) Filtrado farmacforico (opcional): filtrado de la pose encontrada utilizando informacin farmacofrica previa. Se eliminan poses que no cumplan con los lineamientos del farmacforo

3)Algoritmo de MOE 4) Scoring: evaluacin energtica de la pose obtenida. Distintas funciones de scoring: -London DG -Affinity DG -Alpha HB scoring 5) Refinamiento: minimizacin energtica de la pose dentro del sitio manteniendo el receptor fijo: -Refinado por force field -Refinado por grilla (gridmin) 6) Re-scoring: las mismas funciones de scoring del paso 4 se utilizan para puntuar la conformacin obtenida en el paso 5 7) Vuelta al paso 2

Otros programas de docking:

-Affinity (Accelrys) -FlexX (algoritmo de construccin incremental)

-Fred (rgido)-Gold (ligando + sitio activo flexible) -Surflex -Glide (virtual screening)