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.

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.

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.

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.

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.