ilvmНормативно-правовое регулирование в ветеринарииLegal regulation in veterinary medicine2782-6252SpbGUVM Publishing House10.52419/issn2782-6252.2022.4.104ilvm-470Research ArticleФАРМАКОЛОГИЯ, ТОКСИКОЛОГИЯPHARMACOLOGY, TOXICOLOGYМолекулярный докинг как этап разработки новых лекарственных препаратов для ветеринарного примененияMolecular docking as a stage in the development of new drugs for veterinary usehttps://orcid.org/0000-0002-6852-3110ПонамарёвВ. В.PonamarevV. S.

канд.ветеринар.наук

PhD of Veterinary Sciences

Санкт-Петербургский государственный университет ветеринарной медициныРоссияSt. Petersburg State University of Veterinary MedicineRussian Federation20220801202304104107Copyright © Понамарёв В.В., 20232023Понамарёв В.В.Ponamarev V.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ilvm.elpub.ru/jour/article/view/470

Целью работы является обоснование приоритетного использования методологии «молекулярного докинга» как этапа разработки новых лекарственных препаратов для ветеринарного применения с изучением основных методологических подходов.

Научная новизна публикации заключается в комплексности проводимого обзора существующих исследований в сфере новейших способов конструирования фармацевтических субстанций (в т.ч. основанных на цифровой трансформации), таких, как молекулярный докинг, с описанием основных методологических подходов и принципов. Основной авторской гипотезой данного исследования является возможность выявления наиболее перспективных подходов с точки зрения ветеринарной фармакологии для дальнейшего возможного их внедрения в отраслевую практику.

Методология поиска информации базировалась на таких общенаучных методах познания, как: обзор специализированных поисковых систем и баз научных и исследовательских данных (Scopus, WoS, PubMed) за последние 15 лет, анализ выявленных результатов, их сравнение по релевантности.

Под молекулярным докингом понимается моделирование (в т.ч. компьютерное) молекулярного взаимодействия в рамках комплиментарности и поиска оптимальных конформаций для достижения требуемого фармакологического эффекта.

Молекулярный докинг включает в себя поиск наиболее благоприятного режима или режимов связывания лиганда с клеткой-мишенью. Способ его связывания с рецептором зачастую является уникальным и определяется его переменными состояниями. Они включают в себя его положение в пространстве, ориентацию и ее конформацию (торсионные углы для каждой вращающейся связи). Каждое из этих состояний переменных описывает одну из степеней свободы в многомерном пространстве, их границы описывают степень поиска.

Под молекулярным докингом понимается моделирование (в т.ч. компьютерное) молекулярного взаимодействия в рамках комплиментарности и поиска оптимальных конформаций для достижения требуемого фармакологического эффекта.

Предложенные алгоритмы создают научную основу решения важных прикладных задач фармакологии и биоинформатики. Проанализированный подход хорошо подходит для решения задач, связанных с выполнением большого количества процедур оптимизации. 

The aim of the work is to substantiate the application of the priority use of the "molecular docking" methodology as the development of new drugs for veterinary medicine with the study of the main methodological approaches.

Scientific novelty of the publication in the complex of studies of an observed study in the field of promising developments of pharmaceutical substances (including those based on digital transformation), such as the molecular docking method, with a description of the main clinical approaches and observations. The main author's hypothesis of this study is the possibility of the most promising approaches from the point of view of veterinary pharmacology for their stable possible application in industry practice.

The information retrieval methodology was based on such general scientific methods of cognition as: a review of specialized search engines and databases of scientific and research data (Scopus, WoS, PubMed) over the past 15 years, analysis of the identified results, and their comparison by relevance.

Molecular docking refers to modeling (including computer modeling) of molecular interaction in the context of complementarity and the search for optimal conformations to achieve the desired pharmacological effect.

Molecular docking involves finding the maximum mode or mode of binding of a ligand to a target cell. The way it binds to receptors is often used and decides its state variables. They include its position in the cavity, its orientation and its conformation (torsion angles for each rotating). It is revealed that this leads to a description of the degree of freedom in a multidimensional space, their boundaries describe the degree of search.

Molecular docking refers to modeling (including computer modeling) of molecular interaction in the context of complementarity and the search for optimal conformations to achieve the desired pharmacological effect.

The proposed algorithms for scientific work on the consideration of applied problems of pharmacology and bioinformatics. The analyzed approach is well suited for solving the tasks.

молекулярный докингразработка лекарственных средстввиртуальный скринингцифровая трансформация фармакологических исследованийmolecular dockingdrug developmentvirtual screeningdigital transformation of phar macological researchReferencesФарков, М. А. Применение методов оптимизации для выполнения молекулярного докинга на графических процессорах / М. А. Фарков, А. И. Легалов // Моделирование и анализ информационных систем. – 2014. – Т. 21. – № 5. – С. 93-101. – EDN SYNAGN.Farkov, M. A. Application of optimization methods for performing molecular docking on GPUs / M. A. Farkov, A. I. Legalov // Modeling and analysis of information systems. - 2014. - T. 21. - No. 5. - P. 93-101. – EDN SYNAGN.Farkov, M. A. Calculation of Force Field Grids for Molecular Docking Using Graphics Processing Unit / M. A. Farkov // Journal of Siberian Federal University. Biology. – 2014. – Vol. 7. – No 1. – P. 4 -13. – EDN SMFCCF.Farkov, M. A. Calculation of Force Field Grids for Molecular Docking Using Graphics Processing Unit / M. A. Farkov // Journal of Siberian Federal University. Biology. - 2014. - Vol. 7. - No 1. - P. 4-13. – EDN SMFCCF.Фарков, М. А. Разработка алгоритмов выполнения молекулярного докинга с использованием графических процессоров: специальность 05.13.17 "Теоретические основы информатики»: автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Фарков Михаил Александрович. – Красноярск, 2017. – 22 с. – EDN ZQDJLZ.Farkov, M. A. Development of algorithms for performing molecular docking using GPUs: specialty 05.13.17 "Theoretical foundations of informatics": dissertation abstract for the degree of candidate of technical sciences / Farkov Mikhail Aleksandrovich. - Krasnoyarsk, 2017. - 22 p. .—EDN ZQDJLZ.Farkov, M. A. Application of numerical optimization methods to molecular docking on graphics processing units / M. A. Farkov, A. I. Legalov // Automatic Control and Computer Sciences. – 2016. – Vol. 50. – No 7. – P. 471-476. – DOI 10.3103/S0146411616070051. – EDN YVARKH.Farkov, M. A. Application of numerical optimization methods to molecular docking on graphics processing units / M. A. Farkov, A. I. Legalov // Automatic Control and Computer Sciences. - 2016. - Vol. 50. - No 7. - P. 471-476. – DOI 10.3103/S0146411616070051. – EDN YVARKH.Гуреев М.А., Кадочников В.В., Порозов Ю.Б. Молекулярный докинг и его верификация в контексте виртуального скрининга. – СПб: Университет ИТМО, 2018. – 50 с.Gureev M.A., Kadochnikov V.V., Porozov Yu.B. Molecular docking and its verification in the context of virtual screening. - St. Petersburg: ITMO University, 2018. - 50 p.Akalin, E. Molecular modelling, dimer calculations, vibrational spectra, and molecular docking studies of 5-chlorouracil / E. Akalin, S. Celik, S. Akyuz // Zurnal Prikladnoj Spektroskopii. – 2019. – Vol. 86. – No 6. – P. 858-867. – EDN SDSMNZ.Akalin, E. Molecular modelling, dimer calculations, vibrational spectra, and molecular docking studies of 5- chlorouracil / E. Akalin, S. Celik, S. Akyuz // Zurnal Prikladnoj Spektroskopii. – 2019. – Vol. 86. – No 6. – P. 858 -867. – EDN SDSMNZ.Online molecular docking and analysis of biological activity of cyanuric acid derivatives / B. Sh. Ganiev, G. K. Kholikova, F. S. Aslonova, Sh. T. Khozhiev // Universum: chemistry and biology. – 2022. – No 6-4(96). – P. 12-16. – DOI 10.32743/ UniChem.2022.96.6.13834. – EDN OETLWK.Online molecular docking and analysis of biological activity of cyanuric acid derivatives / B. Sh. Ganiev, G. K. Kholikova, F. S. Aslonova, Sh. T. Khozhiev // Universum: chemistry and biology. – 2022. – No 6-4(96). – P. 12-16. – DOI 10.32743/UniChem.2022.96.6.13834. – EDN OETLWK.Хмурчик, Д. А. Использование метода молекулярного докинга для оценки степени связывания белка и лиганда / Д. А. Хмурчик, А. Н. Глебов, Г. А. Прудников // Инновационные технологии в медицине: взгляд молодого специалиста: Материалы V Всероссийской научной конференции молодых специалистов, аспирантов, ординаторов, Рязань, 10–11 октября 2019 года. – Рязань: Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова, 2019. – С. 179-180. – EDN GFYKZL.Khmurchik, D. A. Using the method of molecular docking to assess the degree of protein and ligand binding / D. A. Khmurchik, A. N. Glebov, G. A. Prudnikov // Innovative technologies in medicine: the view of a young specialist: Materials V All-Russian scientific conference of young specialists, graduate students, residents, Ryazan, October 10–11, 2019. – Ryazan: Ryazan State Medical University named after Academician I.P. Pavlova, 2019. - S. 179-180. – EDN GFYKZL.Молекулярный докинг как метод компьютерного моделирования взаимодействия лиганда с белком: Учебно-методическое пособие / Б. В. Шилов, А. Ю. Савченко, Н. С. Дубовик, А. А. Гармаш. – Москва: Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ", 2022. – 28 с. – ISBN 978-5-7262-2861-7.– EDN VNIRKE.Shilov B.V., Savchenko A.Yu., Dubovik N.S., Garmash A.A. Molecular docking as a method of computer simulation of ligand-protein interaction: Educational and methodological guide. - Moscow: National Research Nuclear University "MEPhI", 2022. - 28 p. – ISBN 978-5-7262- 2861-7. – EDN VNIRKE.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.