S pomočjo dostopnih strukturnih informacij vezave inhibitorja klorobiocina smo s kombinacijo farmakofornih modelov in eksperimentov molekulskega sidranja odkrili serijo substituiranih 4,5`bitiazolov kot novih inhibitorjev DNA Giraze B z aktivnostjo v nizkem mikromolarnem območju. Celoten razred inhibitorjev smo podrobno študirali tudi z več biofizikalnimi tehnikami: DSF, površinsko plazmonsko resonanco (SPR) in mikrotermoforezo (MST). Vezavo najpomembnejšega inhibitorja smo določili z metodo proteinske kristalografije (x-ray) in pri tem pokazali tudi na odlično ujemanje med eksperimentalno določeno vezavno geometrijo inhibitorja in in silico postavljenim modelom vezave. Vodja projekta je korespondenčni avtor članka skupaj s prof. T. Šolmajerjem.
COBISS.SI-ID: 4999450
V študiji identifikacije novih inhibitorjev Mur ligaz smo uporabili rezultate razvitega dinamičnega modela premikanja in energetike C-terminalne domene encima MurD (Perdih et al. Proteins 2007 in Perdih et al. CTC 2012) za identifikacijo novega razreda spojin s tiazolnim skeletom, ki delujejo kot inhibitorji MurD ligaze. Izbrali smo več intermediarnih proteinskih struktur, pridobljenih v izvedenih simulacijah tarčne molekulske dinamike (TMD), ki so ustrezale off-path OPS energijskim kriterijem. Pri eksperimentih virtualnega rešetanja smo metode molekulskega sidranja kombinirali s strukturno podprtimi farmakofornimi modeli in GRID mapami MurD ATP vezavnega mesta. Identificirali smo nov inhibitor iz tiazolnega razreda in ga ovrednotili v kinetični študijah na encimu MurD za določitev mehanizma inhibicije. Določili smo tudi Ki za to spojino, ki je bila v dobri korelaciji z IC50 vrednostjo. Simulacije molekulske dinamike vseh uporabljenih proteinskih struktur so ključno pomagale pri razumevanju eksperimentalnih rezultatov kinetičnih meritev. Ti rezultati predstavljajo sodoben primer uporabe multiplih proteinskih struktur pri identifikaciji novih zdravilnih učinkovin. Vodja projekta je prvi in korespondenčni avtor članka.
COBISS.SI-ID: 5462810
V študiji smo izvedli serijo simulacij molekulske dinamike (MD) novih MurD inhibitorjev, ki vsebujejo bodisi D-glutamatni del ali pa njegov dikarboksilni rigidni D-Glu nadomestek. Za izračun proste energije vezave smo uporabili metodo linearne interakcijske energije (LIE). Eksperimentalne konformacije novo identificiranih kompleksov inhibitorjev z encimom MurD iz obeh razredov so predstavljale začetne koordinate za simulacije molekulske dinamike. Ugotovili smo, da naš predhodno razvit LIE model za sulfonamidne D-Glu inhibitorje (Perdih et al. J. Mol. Model 2009) uspešno reproducira prosto energijo vezave tudi za nove strukturne razrede. Ponovno se je tudi pokazalo, da so gonilne sile za vezavo inhibitorjev, načrtovanih z D-Glu paradigmo, van der Waalsove interakcije, elektrostatske interakcije pa igrajo manjšo vlogo. Atomistični vpogled v medmolekulsko prepoznavanje smo dopolnili še s statičnimi tehnikami načrtovanja zdravilnih učinkovin. Rezultati te študije so pomembni za nadaljnjo optimizacijo spojin vodnic. Vodja projekta je prvi in korespondenčni avtor članka.
COBISS.SI-ID: 5303066
Simulacije »off-path« tehnike (OPS), ki so razširitev že uveljavljene metode replik (RPATh), smo uporabili za določitev energetike povezane z premikanjem C-terminalne domene encima MurD, ki smo jo generirali s pomočjo simulacij tarčne molekulske dinamike (TMD) (Perdih et al., Proteins 2007). Rezultati so pokazali, da je prehod iz odprte 1EEH MurD strukture v zaprto 2UAG energijsko bistveno zahtevnejši od prehoda, izhajajočega iz odprte 1E0D strukture. Gibanja C-terminalne domene, ki so omejena na ravnino centralne in N-terminalne domene, so energijsko bistveno manj zahtevna kot gibanje iz te ravnine. Vodja projekta je prvi avtor članka.
COBISS.SI-ID: 4840730
D-aspartat ligaza, ki je prisotna v bakteriji Enterococcus faecium (Asl-fm), je v zadnjih letih postala pomembna tarča za ravoj novih protibakterijskih učinkovin, usmerjenih proti multirezistentnim sevom te bakterije. V prvi stopnji raziskav smo sintetizirali in ovrednotili majhno kombinatorično knjižnico ATP-kompetitivnih inhibitorjev aminooksazolnega kemijskega razreda, ki delujejo kot inhibitorji bakterijskega encima biotin karboksilaza. Nekaj sintetiziranih spojin je pokazalo obetavno Asl-fm inhibitorno aktivnost v nizkem mikromolarnem območju. V drugi stopnji raziskav smo strukture teh aktivnih ligandov uporabili pri izgradnji in validaciji na ligandih temelječega tridimenzionalnega farmakofornega modela in izvedli virtualno reštanje knjižnice komercialno dostopnih spojin. Eksperimentalno ovrednotenje izbranih spojin je rezultiralo v identifikaciji dveh novih strukturnih razredov inhibitorjev Asl-fm: 7-amino-9H-purinov in 7-amino-1H-pirazolo[3,4d] pirimidinov, ki zavirata delovanje encima v nizkem mikromolarnem območju. Nadaljne kinetične študije so potrdile, da so odkrite spojine ATP-kompetitivni inhibitorji. Vezavo molekul smo študirali tudi z metodo izotermne tradicijske kalorimetrije (ITC). Opisane spojine predstavljajo prve znane inhibitorje Aslfm. Vodja projekta je korespondenčni avtor članka skupaj s prof. A. Zega.
COBISS.SI-ID: 5274906