Iskanje po katalogu digitalne knjižnice

Opis: V magistrski nalogi smo uporabili sodobne računalniške pristope z namenom odkrivanja novih potencialnih zdravil proti virusu HIV-1, ki povzroča AIDS. Proteaza HIV-1, encim, ki je ključnega pomena za razmnoževanje virusa, predstavlja eno najpomembnejših tarč za razvoj protivirusnih zdravil. Zaradi naraščajoče odpornosti virusa na obstoječa zdravila je nujno iskanje novih in učinkovitih zaviralcev tega encima. Uporabili smo kombinacijo naprednih računalniških metod, vključno z virtualnim rešetanjem, molekulskim sidranjem in molekulsko dinamiko, da bi ocenili sposobnost rozmanola in njegovih derivatov za vezavo na proteazo HIV-1 ter njihovo potencialno učinkovitost kot zaviralcev tega encima. Za podrobnejšo analizo smo izbrali molekulo 1 (ZINC5733675), ki je med virtualnim rešetanjem pokazala največjo podobnost z rozmanolom, ter molekulo 25 (ZINC4377044), ki smo jo med molekulskim sidranjem identificirali kot najbolj obetavno, saj je dosegla najnižjo vezavno energijo in največje število interakcij med vsemi analiziranimi ligandi. Molekulsko dinamiko smo izvedli za rozmanol in oba izbrana derivata vezana na HIV-1 proteazo, da bi preučili njihov vzorec dinamične vezave, kot tudi stabilnost njihovih interakcij z aktivnim mestom proteaze v dinamičnih pogojih. Ugotovili smo, da se ligandi premaknejo bližje verigi B proteaze, kar potrjujejo močnejše interakcije in stabilnost vezave s to verigo. Rezultati te magistrske naloge predstavljajo pomemben korak k razumevanju vezave ligandov naravnega izvora na katalitično mesto in zaviranja delovanja proteaze HIV-1. Naši rezultati nakazujejo, da bi rozmanol in njegovi derivati lahko predstavljali učinkovito osnovo za razvoj novih zdravil proti HIV/AIDS-u. Kljub obetavnim računalniškim napovedim pa je za nadaljnji razvoj teh spojin kot zdravil potrebna dodatna eksperimentalna validacija.
Ključne besede: proteaza HIV-1, AIDS, rozmanol, virtualno rešetanje, molekulsko sidranje, molekulska dinamika
Objavljeno v DKUM: 11.09.2024; Ogledov: 26; Prenosov: 25
Celotno besedilo (5,48 MB)

Opis: Razvoj novih peptidnih zdravilnih učinkovin je zelo zahtevna naloga kemijske in farmacevtske industrije. Delo lahko olajša uporaba računalniških pristopov in simulacij. Z njimi lahko uspešno modeliramo interakcije, ki so ključne pri razumevanju delovanja in razvoja novih zdravilnih učinkovin. Peptidi zajemajo prednosti majhnih molekul ter tarčno specifičnost večjih struktur, kot so proteini. V diplomski nalogi smo za načrtovanje novih potencialnih struktur peptidov uporabili računalniške in bioinformacijske pristope kot sta mulekulsko sidranje in kemoinformacijska analiza. Za načrtovanje peptidov smo se osredotočili predvsem na tarčo Fc regije protiteles, kjer smo ustrezno strukturo pridobili na prosto dostopnem spletnem mestu https://www.rcsb.org/ (PDB ID: 5U52). Načrtovali in identificirali smo potencialne pentapeptide z uporabo struktur iz predhodno načrtovane knjižnice tetrapeptidov. Za pripravo knjižice struktur pentapeptidov in analizo rezultatov pa smo uporabili 100 najboljših predhodno identificiranih tetrapeptidov. Nato smo izvedli molekulsko sidranje in uporabili programsko opremo CmDock. Podatke smo nato analizirali z uporabo programov PyMOL in PLIP. Uporabljen protokol je v primerjavi z uporabo kombinatoričnih knjižnic omogočil učinkovitejše
Ključne besede: pentapeptidi, Fc regija, molekulsko sidranje, PyMol, CmDock, peptidno sidranje
Objavljeno v DKUM: 25.09.2023; Ogledov: 469; Prenosov: 50
Celotno besedilo (6,20 MB)

Opis: Namen doktorske disertacije je z uporabo inovativnih računalniških pristopov preučiti in pojasniti slabo raziskane molekularne mehanizme antikarcinogenega in nevroprotektivnega delovanja naravnih polifenolnih spojin v vlogi preprečevalcev nastanka raka ter v vlogi zaviralcev napredovanja karcinogeneze in Alzheimerjeve bolezni. V prvem delu doktorske disertacije smo z uporabo kvantomehanskih simulacij obravnavali polifenol [6]-gingerol in tripeptid glutation v vlogi lovilcev devetih genotoksičnih kemijskih karcinogenenov ter tako kot prvi omogočili dragocen vpogled v pripadajoče geometrije reaktantov in prehodnih stanj, ki potrjujejo veljavnost predpostavljenega SN2 reakcijskega mehanizma. Predstavljena kvantnomehanska metodologija ima velik potencial, da postane standardno orodje za napovedovanje kemozaščitnega potenciala številnih polifenolnih spojin v vlogi lovilcev kemijskih karcinogenov epoksidnega tipa. V drugem delu doktorske disertacije smo s kvantnomehansko obravnavo ksantohumola iz hmelja in njegovih derivatov izoksantohumola, 8-prenilnaringenina in 6-prenilnaringenina v vlogi lovilcev aflatoksin B1 ekso-8,9-epoksida razkrili povezavo med strukturo in antikarcinogeno aktivnostjo izbranih prenilflavonoidov ter potrdili veljavnost predpostavljenega SN2 reakcijskega mehanizma. Znižanje z aflatoksinom B1 inducirane citotoksičnosti in genotoksičnosti je bilo potrjeno tudi in vitro na celicah človeškega hepatoma HepG2 po dodatku ksantohumola. V tretjem delu doktorske disertacije smo razvili popolnoma nov protokol za inverzno molekulsko sidranje, s pomočjo katerega je mogoče identificirati zožen nabor najbolj verjetnih tarčnih človeških proteinov izbrane polifenolne spojine. Na podlagi afinitete izbranega polifenola kurkumina za vezavo na specifične človeške proteine, ki sodelujejo v onkogenih in nevrodegenerativnih signalnih kaskadah, smo kot prvi uspešno razkrili mehanizme njegovega antikarcinogenega in nevroprotektivnega delovanja. Predstavljeni protokol inverznega molekulskega sidranja ima velik potencial v farmacevtskih aplikacijah, saj gre za univerzalen pristop, s pomočjo katerega lahko predvidimo proteinske tarče in pojasnimo že opažene ter napovemo nove potencialne biološke učinke izbranih spojin vodnic. V četrtem delu doktorske disertacije smo z uporabo molekulskega sidranja, simulacij molekulske dinamike in prostoenergijskih izračunov preučevali štiri prehranske polifenole kot potencialne inhibitorje encima fosfodiesteraza 4D, ki predstavlja validirano terapevtsko tarčo za zdravljenje Alzheimerjeve bolezni. Izračunane vezavne proste energije potrjujejo, da kurkumin, [6]-gingerol, kapsaicin in resveratrol predstavljajo potencialne inhibitorje encima fosfodiesteraza 4D, pri čemer ima kurkumin največji inhibitorni potencial. S kombiniranim računalniškim pristopom smo tako prvič dobili mehanistični vpogled v povezavo med strukturo in nevroprotektivnim delovanjem štirih preučevanih polifenolov, ki je eksperimentu nedosegljiv. V petem delu doktorske disertacije smo predstavili ekstrakcijske, destilacijske in karakterizacijske metode za pridobivanje visoko kvalitetnih bioaktivnih ekstraktov, eteričnih olj in posameznih polifenolnih spojin iz rožmarina ter metode za določanje njihovega antioksidativnega, antimikrobnega, protivnetnega in antikarcinogenega potenciala. S temeljitim pregledom obstoječih raziskav in z usmeritvami za nadaljnje raziskave smo postavili temelje za uspešne aplikacije ekstraktov, eteričnih olj ter številnih polifenolnih spojin iz rožmarina v farmacevtski in prehranski industriji. Trdno verjamemo, da v doktorski disertaciji predstavljeni in silico pristopi in razkriti inhibitorni mehanizmi tvorijo izhodišče za hitrejši in cenejši razvoj novih funkcionalnih prehranskih dopolnil in zdravil za preprečevanje in zdravljenje raka ter Alzheimerjeve bolezni s potencialno širšim terapevtskim oknom in manjšimi stranskimi učinki.
Ključne besede: Polifenoli, antikarcinogeno delovanje, nevroprotektivno delovanje, molekularni mehanizmi, kvantna mehanika, inverzno molekulsko sidranje, molekulska dinamika, prostoenergijski izračuni
Objavljeno v DKUM: 04.07.2022; Ogledov: 871; Prenosov: 178
Celotno besedilo (29,80 MB)

Opis: Encimi so protein, ki pospešujejo biokemijske in kemijske reakcije. Njihove interakcije z ligandi so ključnega pomena za številne biokemične interakcije, ki uravnavajo življenje. Uporabljajo se v biotehnologiji, pri analitskih procesih, v človeški in živalski terapiji (za zdravila) ter v različnih industrijskih procesih, kamor spadajo tekstilna industrija, usnjarska industrija, farmacija, živilska industrija in druge. Kljub vsem dobrim lastnostim encimov, njihovo široko industrijsko uporabo pogosto ovirajo kratkotrajna stabilnost, rok uporabe ter njihova nepopolna regeneracija in ponovna uporaba. Te pomanjkljivosti lahko na splošno odpravimo z imobilizacijo encimov. V zadnjih letih so se pojavile podatkovne baze, ki vsebujejo podatke o interakcijah protein-ligand, kar je pripomoglo k razumevanju funkcij novo odkritih proteinov. Razvile so se številne nove računalniške metode, ki lahko uporabijo informacije shranjenih interakcij, da napovedo nove neznane interakcije. Najpogosteje uporabljena metoda za modeliranje interakcij je metoda molekulskega sidranja, ki se uporablja za simuliranje interakcije med majhno molekulo in proteinom na atomski ravni in nam opiše obnašanje majhne molekule v vezavnem mestu encima. V magistrskem delu smo s pomočjo programa molekulskega sidranja na encime vezali nizkomolekularne ligande. Strukture encimov smo pridobili v spletni bazi PDB, datoteke ligandov pa v spletni podatkovni bazi ZINC15. Kot rezultat smo dobili strukture ligandov, ki so se najmočneje vezali in njihovo energijo vezave. Rezultate smo pregledali s programoma Excel in Pymol, kjer smo videli 3D slike ligandov, ki so se na naše encime vezali z najnižjo energijo.
Ključne besede: encim, ligand, imobilizacija, biotehnologija, molekularno modeliranje, molekulsko sidranje
Objavljeno v DKUM: 18.10.2019; Ogledov: 1589; Prenosov: 111
Celotno besedilo (2,83 MB)