بررسی داکینگ مولکولی و روش های آن

داکینگ مولکولی ابزاری کلیدی در زیست شناسی مولکولی ساختاری و طراحی دارو به کمک کامپیوتر است. هدف از داکینگ لیگاند-پروتئین پیش بینی حالت(های) مختلف اتصال لیگاند و پروتئین می باشد. جایگاه های اتصالی احتمالی را به طور مؤثر جستجو نموده و با استفاده از یک تابع امتیازدهی لنگرگاه های نامزد را رتبه بندی می کند.

می توان از داکینگ برای انجام غربالگری مجازی در پایگاه های بزرگ داده، رتبه بندی نتایج و پیشنهاد فرضیه های ساختاری در مورد نحوه مهار لیگاندها استفاده نمود. دراین مقاله پیشینه و تئوری نرم افزار داکینگ مولکولی را مورد بحث قرار داده و انواع روش های داکینگ را بررسی می کنیم.

بررسی داکینگ مولکولی

داکینگ مولکولی چیست؟

در زمینه مدل سازی مولکولی، داکینگ روشی است که جهت گیری ترجیحی یک مولکول به مولکولی دیگر را زمانی که لیگاند و هدف به یکدیگر متصل می شوند تا کمپلکسی پایدار را تشکیل دهند، پیش بینی می کند. برای پیش بینی قدرت اتصال یا میل پیوند بین دو مولکول از توابع امتیازدهی استفاده می شود.

نحوه اتصال و ارتباط بین مولکول های بیولوژیکی مانند پروتئین ها، پپتیدها، اسیدهای نوکلئیک، کربوهیدرات ها و لیپیدها در انتقال سیگنال نقش اساسی دارد. علاوه بر این، جهت گیری نسبی دو مولکول متقابل بر نوع سیگنال تولید شده تأثیر می گذارد.

داکینگ مولکولی یکی از متداول ترین روش های مورد استفاده در طراحی دارو مبتنی بر ساختار است. به دلیل توانایی این روش در پیش بینی کانفورماسیون اتصالی لیگاندهای مولکولی کوچک به همراه مولکول هدف بسیار مورد توجه قرار گرفته است. مشخصه یابی رفتار اتصال نقش مهمی در طراحی منطقی داروها و همچنین روشن نمودن مسیر فرآیندهای بیوشیمیایی دارد.

پیش بینی اتصالات مولکولی

می توان اتصال مولکولی را به عنوان یک مسئله “قفل و کلید” در نظر گرفت، که در آن فرد می خواهد جهت نسبی صحیح “کلید” را نسبت به سطح قفل یافته، تا “قفل” را باز کند. حتی جهت چرخش کلید نیز قابل بررسی است. در اینجا، پروتئین را به عنوان “قفل” و لیگاند را می توان “کلید” در نظر گرفت.

داکینگ مولکولی بهترین و مناسب ترین جهت‌گیری لیگاند را نسبت به پروتئین هدف بهینه‌سازی می کند. در طول فرآیند داکینگ، لیگاند و پروتئین برای دستیابی به بهترین تناسب ترکیبی خود وارد میانکنش می شوند.

روش های رایج داکینگ مولکولی

روش های رایج داکینگ مولکولی

دو رویکرد به ویژه در داکینگ مولکولی محبوب هستند.

• یک رویکرد از تکنیک تطبیقی استفاده نموده که پروتئین و لیگاند را به عنوان سطوح مکمل توصیف می کند.

در این مورد، سطح مولکولی گیرنده بر حسب مساحت سطح قابل دسترس با حلال و سطح مولکولی لیگاند توصیف می‌شود. مکمل بودن بین دو سطح به شرط تطابق شکلی ممکن است به یافتن موقعیت مکمل مولکول هدف و لیگاند کمک کند.

• رویکرد دوم فرآیند اتصال واقعی را شبیه سازی می کند که در آن انرژی های تعامل لیگاند-پروتئین محاسبه می شود. شبیه سازی فرآیند اتصال بسیار پیچیده تر است.

در این رویکرد، پروتئین و لیگاند با مقداری فاصله فیزیکی از هم جدا شده، لیگاند پس از تعداد معینی “حرکت” در فضای ساختاری خود، موقعیت خود را در جایگاه فعال پروتئین پیدا می کند. هر یک از این حرکت ها در فضای داکینگ لیگاند و هدف هزینه انرژی کل سیستم را القا می کند. از این رو، انرژی کل سیستم پس از هر حرکت محاسبه می شود.

هر دو رویکرد دارای مزایای قابل توجه و همچنین محدودیت هایی هستند.

مزیت آشکار شبیه سازی اتصال این است که انعطاف پذیری لیگاند به راحتی گنجانده شده، در حالی که تکنیک های مکملی باید از روش های هوشمندانه برای گنجاندن انعطاف پذیری در لیگاندها استفاده کنند. همچنین، واقعیت را با دقت بیشتری مدل سازی می کند، در حالی که تکنیک های مکمل بیشتر انتزاعی هستند.

کلام پایانی

برهمکنش اتصال بین لیگاند مولکولی و پروتئین آنزیمی ممکن است منجر به فعال شدن یا مهار آنزیم شده، از این رو در بررسی فرایندهای بیو لوژی بسیار حائز اهمیت می باشد. داکینگ بیشتر در زمینه طراحی دارو کاربرد داشته، در حالی که بیشتر داروها مولکول های آلی کوچک یا پپتیدها و نانوذرات هستند. متخصصان ما در زیستا آکادمی مراحل دقیق داکینگ مولکولی را از مبتدی تا پیشرفته آموزش داده و هم چنین آماده مشاوره گام به گام پروژه های تحقیقاتی شما می باشند. جهت مشاوره رایگان با ما تماس بگیرید.