Целью данной работы является поиск селективных ингибиторов урокиназы, который на первом этапе включал в себя применение различных методов компьютерного моделирования. Немаловажным аспектом моделирования будущего ингибитора является аккуратный расчет энергии связывания молекулы кандидата в ингибиторы с активным центром урокиназы. В данной работе была поставлена задача разработки методики применения полуэмпирических квантово-химических расчетов для более точной оценки энергии связывания белка и кандидата в ингибиторы. Методы Локальная оптимизации (с использованием алгоритма BFGS) геометрии белка, лиганда и комплекса белок-лиганд и расчет энтальпии образования комплекса проводились с помощью программы MOPAC и встроенного в нее модуля MOZYME для исследования электронной структуры макромолекул (например, белков). Квантово-химические вычисления производились полуэмпирическим методом PM6, после чего в конечной геометрии также рассчитывались поправки DH2X для данного метода, включающие в себя коррекции некоторых типов взаимодействий, в том числе дисперсионных и водородных связей. Растворитель - вода, в котором происходит связывания ингибитора с белком учитывался в континуальной модели в приближении COSMO. Результаты Были проведены расчеты энтальпии образования комплекса для ингибиторов с известными константами связывания с урокиназой и выбраны оптимальные условия для проведения вычислений, такие как: количество свободных аминокислотных остатков белка при оптимизации геометрии, выбор поправок для коррекции взаимодействий, наличие или отсутствие растворителя при оптимизации геометрии и т.п. Полученные результаты были сравнены с экспериментально определенными энергиями связывания, а также с результатами расчетов энергии взаимодействия белка и лиганда в силовом поле MMFF94 с учетом подгоночных параметров. Разработанная методика расчетов была применена для оценки энергий связывания новых кандидатов в ингибиторы урокиназы. Время расчетов при этом составило 10-15 часов на одном процессоре. Выводы При помощи квантово-химических вычислений удалось более аккуратно рассчитать энтальпию образования комплекса белок-ингибитор без использования подгоночных параметров, к помощи которых часто обращаются при работе с силовыми полями. Полученные значения рассчитанных энергий позволяют, с учетом некоторого количества ложноположительных и ложноотрицательных значений, ранжировать ингибиторы по энергии их связывания с белком.

Ключевые слова: Ингибиторы урокиназы, полуэмпирические методы, программа MOPAC