Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Химогеномика немесе химиялық геномика - бұл мақсатты химиялық кітапханаларды жеке дәрілік мақсатты отбасыларға қарсы (мысалы, GPCR, ядролық рецепторлар, киназалар, протеазалар және т.б.) Бұл жаңа дәрілік заттарды және мақсатты дәрілік заттарды анықтауды мақсат етеді. Әдетте мақсатты кітапхананың кейбір мүшелері жақсы сипатталған, онда олардың функциясы анықталды және осы мақсаттардың қызметін модуляциялайтын қосылыстар (рецепторлар жағдайында лигандтар, ферменттердің ингибиторлары немесе иондық арналардың блокерлері) анықталды. Мақсатты топтың басқа мүшелерінің белгілі лиганды жоқ белгісіз функциясы болуы мүмкін, сондықтан жетім рецепторларға жатқызылады. Мақсатты отбасының кем сипатталған мүшелерінің белсенділігін модуляциялайтын скринингтік нәтижелерді анықтау арқылы осы жаңа мақсаттардың қызметін түсіндіруге болады. Сонымен қатар, осы мақсаттарға қол жеткізу дәрілерді зерттеудің бастапқы нүктесі ретінде пайдаланылуы мүмкін. Адам геномы жобасының аяқталуы терапиялық араласу үшін көптеген әлеуетті мақсаттарды ұсынды. Химогеномика осы барлық ықтимал нысаналардағы барлық ықтимал дәрілердің қиылысуын зерттеуге ұмтылады. Мақсатты химиялық кітапхананы құрудың жалпы әдісі - мақсатты отбасының кем дегенде бір және мүмкіндігінше бірнеше мүшелерінің белгілі лигандаларын қосу. Бір отбасы мүшесіне байлану үшін жасалған және синтезделген лигандтардың бір бөлігі отбасы мүшелеріне де байланатындықтан, мақсатты химиялық кітапханада қамтылған қосылыстар мақсатты отбасының жоғары пайызына ұжымдық түрде байлануы керек.
Chemogenomics, or chemical genomics, is the systematic screening of targeted chemical libraries of small molecules against individual drug target families (e. g., GPCRs, nuclear receptors, kinases, proteases, etc.) with the ultimate goal of identification of novel drugs and drug targets. Typically some members of a target library have been well characterized where both the function has been determined and compounds that modulate the function of those targets (ligands in the case of receptors, inhibitors of enzymes, or blockers of ion channels) have been identified. Other members of the target family may have unknown function with no known ligands and hence are classified as orphan receptors. By identifying screening hits that modulate the activity of the less well characterized members of the target family, the function of these novel targets can be elucidated. Furthermore, the hits for these targets can be used as a starting point for drug discovery. The completion of the human genome project has provided an abundance of potential targets for therapeutic intervention. Chemogenomics strives to study the intersection of all possible drugs on all of these potential targets. A common method to construct a targeted chemical library is to include known ligands of at least one and preferably several members of the target family. Since a portion of ligands that were designed and synthesized to bind to one family member will also bind to additional family members, the compounds contained in a targeted chemical library should collectively bind to a high percentage of the target family.
Стратегия
Химогеномика белдік функцияларын сипаттау үшін лигандтар ретінде жұмыс істейтін белсенді қосылыстарды зондтар ретінде пайдалану арқылы нысананы және дәрілерді табуды біріктіреді. Кішкентай қосылыстар мен белоктардың өзара әрекеттесуі фенотипті тудырады. Фенотипті сипаттағаннан кейін біз ақуызды молекулалық оқиғамен байланыстыра аламыз. Генетикамен салыстырғанда, химиогеномдық әдістер геннің емес, ақуыздың қызметін өзгерте алады. Сондай-ақ, химиогеномтика өзара әрекеттестікті және кері айналдыруды нақты уақытта бақылай алады. Мысалы, фенотиптің өзгеруін тек белгілі бір қосылысты қосқаннан кейін ғана байқауға болады және оны ортадан шығарғаннан кейін тоқтатуға болады. Қазіргі уақытта екі эксперименталды химиогеномдық тәсіл бар: алдыңғы (классикалық) химиогеном және кері химиогеном. Алға қарай химиогеномика клеткалар мен жануарларда белгілі бір фенотипті беретін молекулаларды іздеу арқылы дәрілік мақсаттарды анықтауға тырысады, ал кері химиогеномика белгілі бір белокпен өзара әрекеттесетін молекулаларды іздеу арқылы фенотиптерді растауға бағытталған. Бұл екі тәсіл де қосылыстарды іріктеу үшін және биологиялық нысаналар мен биологиялық белсенді қосылыстарды бір мезгілде анықтау үшін тиісті жиынтықтарды және тиісті модельдік жүйені қажет етеді. Алға немесе кері химиогеномдық тәсілдер арқылы табылған биологиялық белсенді қосылыстар модуляторлар деп аталады, өйткені олар белгілі бір молекулалық нысаналарға байланады және модуляцияланады, сондықтан оларды "мақсатты терапия" ретінде қолдануға болады. Химогеномиканың болашақ стратегиясының басты міндеті - скринингтен мақсатты анықтауға дейін тікелей алып баратын фенотиптік талдауларды әзірлеу.
Chemogenomics integrates target and drug discovery by using active compounds, which function as ligands, as probes to characterize proteome functions. The interaction between a small compound and a protein induces a phenotype. Once the phenotype is characterized, we could associate a protein to a molecular event. Compared with genetics, chemogenomics techniques are able to modify the function of a protein rather than the gene. Also, chemogenomics is able to observe the interaction as well as reversibility in real time. For example, the modification of a phenotype can be observed only after addition of a specific compound and can be interrupted after its withdrawal from the medium. Currently, there are two experimental chemogenomic approaches: forward (classical) chemogenomics and reverse chemogenomics. Forward chemogenomics attempt to identify drug targets by searching for molecules which give a certain phenotype on cells or animals, while reverse chemogenomics aim to validate phenotypes by searching for molecules that interact specifically with a given protein. Both of these approaches require a suitable collection of compounds and an appropriate model system for screening the compounds and looking for the parallel identification of biological targets and biologically active compounds. The biologically active compounds that are discovered through forward or reverse chemogenomics approaches are known as modulators because they bind to and modulate specific molecular targets, thus they could be used as ‘targeted therapeutics’. The main challenge of forward chemogenomics strategy lies in designing phenotypic assays that lead immediately from screening to target identification.
Кері химиялық генеомика
Кері химиялық генетикада ферменттің қызметін бұзатын кішігірім қосылыстар in vitro ферментативтік сынақ аясында анықталады. Модуляторлар анықталғаннан кейін молекуланың индуцирленген фенотипі жасушалар немесе бүтін организмдердегі сынақ арқылы талданады. Бұл әдіс ферменттің биологиялық реакциядағы рөлін анықтайды немесе растайды. ТКМ- ні зерттеу кезінде " тонизациялау және тонусациялау дәрісі " терапиялық класы бағаланды. Бұл кластағы терапиялық әсерлерге (немесе фенотиптерге) қабынуға қарсы, антиоксиданттық, нейроқорғау, гипогликемиялық, иммуномодуляциялық, антиметастазиялық және гипотензиялық әсерлер жатады. Натрий глюкозасын тасымалдаушы ақуыздар мен PTP1B (инсулинді сигнал беруді реттейтін) гипогликемиялық фенотипке байланысты нысаналар ретінде анықталды. Аюрведаның тестілеуінде қатерлі ісікке қарсы препараттар қолданылды. Бұл жағдайда мақсатты болжау бағдарламасы тікелей қатерлі ісікке байланысты мақсаттар, мысалы стероидтық 5 альфа редуктаза және эффлюкс насосы сияқты синергетикалық мақсаттар үшін P gp. Осы мақсатты фенотиптік байланыстар жаңа МОА-ны анықтауға көмектеседі. ТКМ мен Аюрведадан тыс, химиогеномиканы дәрі-дәрмектерді табудың бастапқы кезеңінде қоспаның әрекет ету механизмін анықтау және І және ІІ фазалық клиникалық сынақтарға қолдану үшін уыттылық пен тиімділіктің геномдық биомаркерлерін пайдалану үшін қолдануға болады.
In reverse chemogenomics, small compounds that perturb the function of an enzyme in the context of an in vitro enzymatic test will be identified. Once the modulators have been identified, the phenotype induced by the molecule is analyzed in a test on cells or on whole organisms. This method will identify or confirm the role of the enzyme in the biological response. In a case study for TCM, the therapeutic class of ‘toning and replenishing medicine” was evaluated. Therapeutic actions (or phenotypes) for that class include anti inflammatory, antioxidant, neuroprotective, hypoglycemic activity, immunomodulatory, antimetastatic, and hypotensive. Sodium glucose transport proteins and PTP1B (an insulin signaling regulator) were identified as targets which link to the hypoglycemic phenotype suggested. The case study for Ayurveda involved anti cancer formulations. In this case, the target prediction program enriched for targets directly connected to cancer progression such as steroid 5 alpha reductase and synergistic targets like the efflux pump P gp. These target phenotype links can help identify novel MOAs. Beyond TCM and Ayurveda, chemogenomics can be applied early in drug discovery to determine a compound's mechanism of action and take advantage of genomic biomarkers of toxicity and efficacy for application to Phase I and II clinical trials.
Жаңа мақсатты дәрілерді анықтау
Химогеномдық профильдеуді мүлдем жаңа терапиялық нысаналарды, мысалы, жаңа антибактериалды препараттарды анықтау үшін қолдануға болады. Зерттеуде пептидогликан синтезі жолындағы murD ферменті үшін лиганд кітапханасының бар болуы пайдаланылды. Химогеномдық ұқсастық принципіне сүйене отырып, зерттеушілер белгілі лигандтар үшін жаңа нысаналарды анықтау үшін murD лиганд кітапханасын mur лигазалар отбасының басқа мүшелеріне (murC, murE, murF, murA және murG) картаға түсірді. Эксперименталды зерттеулерде анықталған лигандтар кең спектрлі грам- теріс ингибиторлар болуы мүмкін, өйткені пептидогликан синтезі тек бактерияларда ғана болады. Құрылымдық және молекулалық тежелу зерттеулері murC және murE лигазаларының кандидаты лигандтарын анықтады.
Chemogenomics profiling can be used to identify totally new therapeutic targets, for example new antibacterial agents. The study capitalized on the availability of an existing ligand library for an enzyme called murD that is used in the peptidoglycan synthesis pathway. Relying on the chemogenomics similarity principle, the researchers mapped the murD ligand library to other members of the mur ligase family (murC, murE, murF, murA, and murG) to identify new targets for the known ligands. Ligands identified would be expected to be broad spectrum Gram negative inhibitors in experimental assays since peptidoglycan synthesis is exclusive to bacteria. Structural and molecular docking studies revealed candidate ligands for murC and murE ligases.
Биологиялық жолдағы гендерді анықтау
Трансляциялық модификациядан кейінгі гистидин туындысы дифтамаид анықталғаннан кейін отыз жыл өткен соң, химиогеномка оның синтезіндегі соңғы қадамға жауапты ферментті табу үшін қолданылды. Дифтамид - аудармадан кейінгі модификацияланған гистидин қалдықтары, ол аудармалық ұзарту коэффициенті 2 (eEF 2) - де кездеседі. Дифтинге әкелетін биосинтез жолының алғашқы екі қадамы белгілі болды, бірақ дифтинді дифтамаидқа амидтауға жауапты фермент құпия болып қалды. Зерттеушілер Saccharomyces cerevisiae-дің жарамдылығы туралы деректерді пайдаланды. Бірге жарамдылық деректері - кез келген екі түрлі жойылғыш штаммның әртүрлі жағдайларда өсу жарамдылығының ұқсастығын көрсететін деректер. Дифтамаид синтезасы генінің жоқтығы бар штаммдар басқа дифтамаид биосинтез гендерінің жоқтығы бар штаммдармен жоғары үйлесімділікке ие болуы керек деген болжам бойынша олар ylr143w-ті белгілі дифтамаид биосинтез гендері жоқ барлық басқа штаммдарға ең жоғары үйлесімділікпен анықтады. Кейінгі тәжірибелік сынақтар YLR143W дифтамаид синтезі үшін қажет екенін және ол дифтамаид синтетазасының жетіспеушілігін растады.
Thirty years after the posttranslationally modified histidine derivative diphthamide was determined, chemogenomics was used to discover the enzyme responsible for the final step in its synthesis. Dipthamide is a posttranslationally modified histidine residue found on the translation elongation factor 2 (eEF 2). The first two steps of the biosynthesis pathway leading to dipthine have been known, but the enzyme responsible for the amidation of dipthine to diphthamide remained a mystery. The researchers capitalized on Saccharomyces cerevisiae cofitness data. Cofitness data is data representing the similarity of growth fitness under various conditions between any two different deletion strains. Under the assumption that strains lacking the diphthamide synthetase gene should have high cofitness with strain lacking other diphthamide biosynthesis genes, they identified ylr143w as the strain with the highest cofitness to the all other strains lacking known diphthamide biosynthesis genes. Subsequent experimental assays confirmed that YLR143W was required for diphthamide synthesis and was the missing diphthamide synthetase.