Молекулярный докинг как этап разработки новых лекарственных препаратов для ветеринарного применения

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. 

1. Фарков, 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. Гуреев М.А., Кадочников В.В., Порозов Ю.Б. Молекулярный докинг и его верификация в контексте виртуального скрининга. – СПб: Университет ИТМО, 2018. – 50 с.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.