2.1.3. Пространственная структура мишеней.

Наи­более рациональный путь нахождения соединения-прототипа нового лекарства с новым механизмом действия - это компьютерное конструирование ле­карства на основе его соответствия пространственной структуре белка-мишени (Structure-Based Drug Design, SBDD). Технология этого метода будет рассмотрена нами далее в главе 2.4.1. Дня реализации данного подхода необходима трехмерная структура биомишени (полученная экспериментально или компьютерная модель на основе биоин­формационных методов).

Информация о простран­ственной структуре белка выбираемого в качестве мишени или о структуре его близкого гомолога является очень жестким ограничением, ко­торое может отсеять большую часть потенциальных мишеней, удовлетворяющих другим требованиям. Нахождение такого близкого гомолога с известной структу­рой делает более простыми, быстрыми и дешевыми последующие компьютерные и экспериментальные процедуры выбора нужного белка-мишени, так как может быть использована существующая практика экспрессии белков, очистки, кристаллизации и т.д.

2.1.3.1. Экспериментальные методы расшифровки пространствен-ных структур белков

Для исследования пространственной структуры мишени применяют в основном два метода: рентгено-структурный анализ (РСА) и многомерный вари­ант ЯМР. Экспериментальные измерения требуют сравнительно больших количеств чистого нативного белка, причем в случае РСА, объектом исследования которого являются кристаллы, возникает проблема кристаллизации белка.

Информация о пространственной структуре белков депонируется в базе данных PDB и доступна через сеть Интернет для свободного пользования. Отметим, что на ноябрь 2005 года в банке содержалось около 34000 структур (примерно 29000 были решены методом РСА и порядка 5000 - методом ЯМР). Однако уникальных структур белков значительно меньше (порядка 6-7 ты­сяч). Остальные представляют собой мутантные формы этих белков или их комплексы с различными лигандами.

Широкомасштабные геномные исследования по­следних лет привели к взрывообразному увеличению количества выявленных белковых последовательно­стей. Однако исследовательские возможности современных методов изучения пространственных структур не поспевают за скоростью выявления новых последо­вательностей. К этому надо добавить, что оба основ­ных метода хорошо зарекомендовали себя в выясне­нии структур водорастворимых белков, тогда как более 40% белков являются мембранными или мембранно-связанными. Кроме того, метод ЯМР не способен расшифровать структуру белков массой более 30 кДа. В итоге к настоящему времени экспериментально раскрыты структуры только нескольких десятков мем­бранных белков, и в основном затруднения вызваны проблемами, связанными с необходимостью их экс­прессии. Современные методы молекулярно-графического конструирования открывают большие воз­можности исследования молекулярных структур, а огромный дефицит потенциально возможных про­странственных структур белков стимулирует использо­вание компьютерных технологий трехмерного модели­рования.