In silico αναδρομική μελέτη μοριακής πρόσδεσης και σύνθεση νέων κουμαρινικών αναλόγων ως αναστολέων του ενζύμου λιποξυγονάση - Τσεγγενές, Αθανάσιος Αλέξανδρος (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Χημικών Επιστημών (I). Εργαστήριο Οργανικής Χημείας, 2017)
Η παρούσα εργασία πραγματεύεται την in silico αναδρομική μελέτη μοριακής πρόσδεσης βιβλιοθήκης μορίων για το ένζυμο της λιποξυγονάσης, καθώς επίσης και την σύνθεση νέων κουμαρινικών αναλόγων ως αναστολέων του ενζύμου αυτού. Οι λιποξυγονάσες (LOX) είναι ένζυμα, τα οποία περιέχουν έναν σίδηρο τύπου μη-αίμης στο ενεργό τους κέντρο, και στον ανθρώπινο οργανισμό επιτελούν σημαντικό ρόλο για την βιοσύνθεση των λευκοτριενίων, παραγόντων που προκαλούν φλεγμονώδεις, αλλεργικές ασθένειες, και συνδέονται με την ογκογένεση. Αρχικά, γίνεται μια περιγραφή της δομής, της καταλυτικής πορείας και της ρύθμισης της δράσης της ανθρώπινης 5-LOX, όπως επίσης και της αλληλεπίδρασής της με παράγοντες που συμμετέχουν στην δράση της, κατά την ανοσοαπόκριση. Ακόμη, πραγματοποιείται εισαγωγή στην επιστήμη της Μοριακής Μοντελοποίησης, με έμφαση στις διεργασίες που πλαισιώνουν την in silico μοριακή πρόσδεση, και ανάλυση των αλγορίθμων της σουΐτας υπολογιστικών προγραμμάτων της εταιρίας Schrödinger. Εν συνεχεία, περιγράφεται η in silico αναδρομική μελέτη μοριακής πρόσδεσης στο ένζυμο λιποξυγονάση μιας βιβλιοθήκης μορίων που έχουν συντεθεί και χαρακτηριστεί στο Εργαστήριο Οργανικής Χημείας ΕΜΠ, και η in silico μοριακή πρόσδεση κουμαρινικών αναλόγων τους που σχεδιάσθηκαν, με την εφαρμογή των πρωτοκόλλων SP, XP και IFD του λογισμικού Glide της εταιρίας Schrödinger. Αναλύονται τα βήματα της εισαγωγής των δομών των μορίων στο λογισμικό, της προετοιμασίας αυτών για πρόσδεση, της προετοιμασίας της δομής της πρωτεΐνης, της δημιουργίας πλέγματος στον υποδοχέα, και της μοριακής πρόσδεσης. Το μοντέλο που χρησιμοποιείται είναι αυτό της 3-LOX από σόγια, λόγω ομοιότητας του ενεργού κέντρου της με αυτό της ανθρώπινης 5-LOX, και επειδή οι in vitro δοκιμές πραγματοποιούνται σε αυτό το ένζυμο. Μελετώνται οι καλύτεροι προσδέτες, ως προς τις αλληλεπιδράσεις τους με τον υποδοχέα, και γίνεται η συσχέτιση υπολογιστικών-πειραματικών αποτελεσμάτων για τα τρία πρωτόκολλα μοριακής πρόσδεσης. Επιπλέον, περιγράφεται η σύνθεση κουμαρινικών αναλόγων ως πιθανών αναστολέων της λιποξυγονάσης, με αφορμή αξιόλογες ιδιότητες που έχουν παρουσιάσει μόρια παρόμοιας φύσης, τα οποία αποτελούν παλαιότερη ερευνητική δραστηριότητα του Εργαστηρίου Οργανικής Χημείας ΕΜΠ, καθώς επίσης και νέων μορίων από την προαναφερθείσα βιβλιοθήκη που χρησιμοποιήθηκε στην μελέτη μοριακής πρόσδεσης, τα οποία επέδειξαν καλύτερη βαθμολογία πρόσδεσης. Από την in silico μελέτη, τα μόρια ADNEW8 και ADNEW7 παρουσιάζουν την υψηλότερη βαθμολογία, με χρήση του πρωτοκόλλου XP. Η στατιστική συσχέτιση υπολογιστικών-πειραματικών αποτελεσμάτων δεν είναι αξιόλογη, και το σύστημα χρήζει περαιτέρω παραμετροποίησης. Από την οργανική σύνθεση, τα τελικά προϊόντα 7a, 7b και 11 έχουν συντεθεί, όμως χρειάζονται καθαρισμό, ενώ δεν έχουν απομονωθεί ακόμη τα μόρια 4b, 5b, 7c και 7d.