Компьютерное моделирование взаимодействия ксантотоксина с каспазой 3
https://doi.org/10.20538/1682-0363-2026-2-115-120
Аннотация
Цель – провести компьютерное моделирование и оценить взаимодействие каспазы 3 с ксантотоксином.
Материалы и методы. Структуры каспазы 3 и ксантотоксина извлечены из банка данных белков PDB (ID 2J31) и базы данных химических соединений и смесей PubChem (ID 4114) соответственно. Для подготовки структуры каспазы 3 к докингу применяли PyMOL v. 2.5, для конвертации ксантотоксина в формат .pdb использовали OpenBabel. Докинг проводили в AutoDock Vina. Молекулярно-динамическое моделирование выполняли с использованием GROMACS 2023.3. Для генерации топологии белка использовали силовое поле CHARMM 36, для топологии лиганда – сервер CHARMM General Force Field (CGenFF). Для анализа результатов применяли Xmgrace и PyMOL.
Результаты. В результате проведенного молекулярного докинга каспазы 3 и ксантотоксина получен стабильный комплекс с энергией связывания –4,83 ккал/моль. Выявлены аминокислотные остатки каспазы 3, участвующие в межмолекулярном взаимодействии: тирозин 195 (TYR195), валин 266 (VAL266), лизин 137 (LYS137). Результаты проведенной симуляции молекулярной динамики подтвердили устойчивость комплекса, полученного в результате докинга.
Заключение. Полученные данные свидетельствуют о возможной роли изучаемого фурокумарина в реализации программируемой гибели клеток и могут быть использованы для дальнейших экспериментальных исследований.
Об авторах
Н. Ю. Часовских
Сибирский государственный медицинский университет (СибГМУ)
Россия
Россия
Часовских Наталия Юрьевна – д-р мед. наук, доцент, зав. кафедрой медицинской и биологической кибернетики
Россия, 634050, г. Томск, Московский тракт, 2
Е. Е. Шестакова
Сибирский государственный медицинский университет (СибГМУ)
Россия
Россия
Шестакова Евгения Евгеньевна – ассистент, кафедра медицинской и биологической кибернетики
Россия, 634050, г. Томск, Московский тракт, 2
Д. Е. Новицкий
Сибирский государственный медицинский университет (СибГМУ)
Россия
Россия
Новицкий Дмитрий Евгеньевич – студент 6-го курса
Россия, 634050, г. Томск, Московский тракт, 2
Список литературы
1. Естественное движение населения Российской Федерации за 2023 год (Статистический бюллетень). М.: Росстат, 2024.
2. Глухов А.И., Грызунова Г.К., Усай Л.И., Алейникова Т.Л., Черникова Н.В., Бурт А.Ю. Роль апоптоза в патогенезе некоторых критических состояний. Общая реаниматология. 2019;15(2):79–98. DOI: 10.15360/1813-9779-2019-2-79-98.
3. Часовских Н.Ю., Рязанцева Н.В., Новицкий В.В. Апоптоз и окислительный стресс. Томск: Печатная мануфактура, 2009:148.
4. Elmore S. Apoptosis: a review of programmed cell death. Toxicol. Pathol. 2007;35(4):495–516. DOI: 10.1080/01926230701320337.
5. Соколов Д.И. Иммунологические механизмы контроля апоптоза при развитии плаценты. Медицинская иммунология. 2008;10(2–3):125–138. DOI: 10.15789/1563-0625-2008-2-3-125-138.
6. Fu K., Zhang J., Wang L., Zhao X., Luo Y. Xanthotoxin induced photoactivated toxicity, oxidative stress and cellular apoptosis in Caenorhabditis elegans under ultraviolet A. Comp. Biochem. Physiol. C Toxicol. Pharmacol. 2022;251:109217. DOI: 10.1016/j.cbpc.2021.109217.
7. Hähnel V., Brosig A.M., Ehrenschwender M., Burkhardt R., Offner R., Ahrens N. Apoptosis induction by extracorporeal photopheresis is enhanced by increasing the 8-methoxypsoralen concentration and by replacing plasma with saline. Transfusion. 2021;61(10):2991–2999. DOI: 10.1111/trf.16634.
8. Abdel Hafez O.M., Amin K.M., Abdel-Latif N.A., Mohamed T.K., Ahmed E.Y., Maher T. Synthesis and antitumor activity of some new xanthotoxin derivatives. Eur. J. Med. Chem. 2009;44(7):2967–2974. DOI: 10.1016/j.ejmech.2009.01.006.
9. Yang H., Xiong J., Luo W., Yang J., Xi T. 8-methoxypsoralen induces intrinsic apoptosis in HepG2 cells: involvement of reactive oxygen species generation and ERK1/2 pathway inhibition. Cell Physiol. Biochem. 2015;37(1):361–374. DOI: 10.1159/000430360.
10. Choi E.K., Kim H.D., Park E.J., Song S.Y., Phan T.T., Nam M. et al. 8-methoxypsoralen induces apoptosis by upregulating p53 and inhibits metastasis by downregulating MMP-2 and MMP-9 in human gastric cancer cells. Biomol. Ther. (Seoul). 2023;31(2):219–226. DOI: 10.4062/biomolther.2023.004.
11. Kurita M., Shimauchi T., Kobayashi M., Atarashi K., Mori K., Tokura Y. Induction of keratinocyte apoptosis by photosensitizing chemicals plus UVA. J. Dermatol. Sci. 2007;45(2):105–112. DOI: 10.1016/j.jdermsci.2006.10.010.
12. Viola G., Fortunato E., Cecconet L., Disarò S., Basso G. Induction of apoptosis in Jurkat cells by photoexcited psoralen derivatives: Implication of mitochondrial dysfunctions and caspases activation. Toxicol. In Vitro. 2007;21(2):211–216. DOI: 10.1016/j.tiv.2006.09.016.
13. Issa M.Y., Elshal M.F., Fathallah N., Abdelkawy M.A., Bishr M., Salama O. et al. Potential anticancer activity of the furanocoumarin derivative xanthotoxin isolated from Ammi majus L. fruits: in vitro and in silico studies. Molecules. 2022;27(3):943. DOI: 10.3390/molecules27030943.
14. Ismail N.Z., Mohamed W.A.S., Ab Rahim N., Hashim N.M., Adebayo I.A., Mohamad Zain N.N., Arsad H. Molecular docking and molecular dynamic simulations of apoptosis proteins with potential anticancer compounds present in Clinacanthus nutans extract using gas chromatography-mass spectrometry. J. Biomol. Struct. Dyn. 2023;41(13):6104–6120. DOI: 10.1080/07391102.2022.2101530.
15. Berman H.M., Westbrook J., Feng Z., Gilliland G., Bhat T.N., Weissig H. et al. The Protein Data Bank. Nucleic Acids Res. 2000;28(1):235–242. DOI: 10.1093/nar/28.1.235.
16. Kim S., Chen J., Cheng T., Gindulyte A., He J., He S. et al. PubChem 2025 update. Nucleic Acids Res. 2025;53(D1):D1516-D1525. DOI: 10.1093/nar/gkae1059.
17. Schrödinger L., DeLano W. PyMOL. 2020. URL: http://www.pymol.org/pymol
18. O’Boyle N.M., Banck M., James C.A., Morley C., Vandermeersch T., Hutchison G.R. Open Babel: An open chemical toolbox. J. Cheminform. 2011;3:33. DOI: 10.1186/1758-2946-3-33.
19. Trott O., Olson A.J. AutoDock Vina: Improving the speed and accuracy of docking with a new scoring function, efficient optimization, and multithreading. J. Comput. Chem. 2010;31:455–461. DOI: 10.1002/jcc.21334.
20. Abraham M.J., Murtola T., Schulz R., Páll S., Smith J.C., Hess B. et al. GROMACS: High performance molecular simulations through multi-level parallelism from laptops to supercomputers. SoftwareX. 2015;1–2:19–25. DOI: 10.1016/j.softx.2015.06.001.
21. Vanommeslaeghe K., Hatcher E., Acharya C., Kundu S., Zhong S., Shim J. et al. CHARMM general force field: A force field for drug-like molecules compatible with the CHARMM all-atom additive biological force fields. J. Comput. Chem. 2010;31(4):671–690. DOI: 10.1002/jcc.21367.
22. Groningen Biomolecular Sciences and Biotechnology Institute. GROMACS 4.5 Manual. 2010. URL: https://becksteinlab.physics.asu.edu/pages/courses/2013/SimBioNano/14/gromacs_manual-4.5.pdf
23. Vaught A. Graphing with Gnuplot and Xmgr: Two graphing packages available under Linux. Linux J. 1996;1996:7.
24. Cheng X., Ivanov I. Molecular dynamics. Methods Mol. Biol. 2012;929:243–285. DOI: 10.1007/978-1-62703-050-2_11.
25. Liu K., Watanabe E., Kokubo H. Exploring the stability of ligand binding modes to proteins by molecular dynamics simulations. J. Comput. Aided Mol. Des. 2017;31(2):201–211. DOI: 10.1007/s10822-016-0005-2.
26. Oleinick N.L., Morris R.L., Belichenko I. The role of apoptosis in response to photodynamic therapy: what, where, why, and how. Photochem. Photobiol. Sci. 2002;1(1):1–21.
Рецензия
Для цитирования:
Часовских Н.Ю., Шестакова Е.Е., Новицкий Д.Е. Компьютерное моделирование взаимодействия ксантотоксина с каспазой 3. Бюллетень сибирской медицины. 2026;25(2):115-120. https://doi.org/10.20538/1682-0363-2026-2-115-120
For citation:
Chasovskikh N.Yu., Shestakova E.E., Novitsky D.E. Computer simulation of xanthotoxin interaction with caspase 3. Bulletin of Siberian Medicine. 2026;25(2):115-120. https://doi.org/10.20538/1682-0363-2026-2-115-120
Просмотров:
43
JATS XML
Послать статью по эл. почте 