SCIENTIFIC HUB

Araştırmanın izini sürün.

SCIENTIFIC LITERATURE · MED

Beynin Biyolojik Sistemlerinin Yapısı ve İşlevi Arasındaki İlişkiyi Anlamada Çok Ölçekli Moleküler Simülasyonların Kullanımı: Monoamin Oksitaz Enzimlerine Uygulama.

The Use of Multiscale Molecular Simulations in Understanding a Relationship between the Structure and Function of Biological Systems of the Brain: The Application to Monoamine Oxidase Enzymes.

Makine çevirisi · Editoryal inceleme bekliyor

Front Neurosci · 2016-07-15

DOI: 10.3389/fnins.2016.00327PMID: 27471444

Open accessreview-article; Review; Journal ArticleKaynağa git ↗

Araştırma özeti

Kaynak özetin Türkçe makine çevirisi. Klinik kullanım öncesinde özgün yayınla karşılaştırılmalı; hekim incelemesi değildir. cc by

HIGHTLIGHTS Hesaplamalı teknikler, biyolojik sistemlerin yapısının ve dinamiklerinin doğru tanımlarını sağlayarak atomik düzeyde anlayışlarına katkıda bulunur.Klasik MD simülasyonları, hiçbir kimyasal reaksiyonun gerçekleşmediği süreçler için değerli bir hesaplama aracıdır.QM hesaplamaları, enzimin hem dikkatle seçilmiş bir küme modeli hem de enzimin analiz yöntemi olan çeşitli mekanik yollar arasında ayrım yapabilme, enzim aktivitesi hakkında değerli bilgiler sağlar.Çok ölçekli QM/MM simülasyonu, hesaplamalı işlem için tercih edilen reaksiyon yöntemidir. Yaşlanma toplumu ve bununla ilişkili nörodejeneratif ve nöropsikiyatrik hastalıklar, depresyon, Alzheimer hastalığı, obsesif bozukluklar ve Parkinson hastalığı da dahil olmak üzere, acilen yeni ilaç adayları gerektirir. Hedefler arasında monoamin oksidaz A ve B (MAO'lar), asetilkolinesteraz (AChE), bütirilkolinesteraz (BChE) ve çeşitli reseptörler ve taşıyıcılar bulunur. Akılcı ilaç tasarımı için deneysel sentetik, kinetik, toksikolojik ve farmakolojik bilgileri yapısal ve hesaplamalı çalışma ile birleştirmek özellikle önemlidir. Bu makale, iyon kanalları, taşıyıcılar, reseptörler ve metabolik enzimler de dahil olmak üzere büyük biyolojik sistemlerin yapısı ve işlevi arasındaki ilişkiyi anlamak için çeşitli modern hesaplamalı biyokimya yöntemlerinin uygulanmasını açıklamaktadır. Yöntemler, yapıların fiziksel temelini ve zaman evrimini anlamak için klasik moleküler dinamik simülasyonlarından, QM ve enzimatik aktivitelerin kimyasal mekanizmalarını ve inhibisyonlarını araştırmak için QM / MM yaklaşımlarından kaynaklanmaktadır. Örnek olarak, daha sonra monoamin oksidaz enzim ailesine odaklanacak, bu da beynin çeşitli bölgelerinde amin nörotransmitterlerinin bozulmasını katalize edecek, dengesizliği bir dizi nörodejeneratif bozukluğun gelişimi ve ilerlemesi ile ilişkilidir. Esas olarak MAO A'ya etki eden inhibitörler, serotonin konsantrasyonlarını arttırma yetenekleri nedeniyle depresyon tedavisinde kullanılırken, MAO B inhibitörleri dopamin bozulmasını azaltır ve Parkinson hastalığı olan hastalarda motor kontrolünü iyileştirir. Sonuçlarımız, hem MAO izoformlarının hem de A ve B'nin hidrit transfer mekanizması aracılığıyla çalıştığı güçlü bir destek verir. Nörodejenerasyon bağlamında MAO katalize reaksiyonların ve MAO inhibisyonunun ilişkisi tartışılacaktır.

Özgün kaynak özetini okuyun

HIGHLIGHTS Computational techniques provide accurate descriptions of the structure and dynamics of biological systems, contributing to their understanding at an atomic level.Classical MD simulations are a precious computational tool for the processes where no chemical reactions take place.QM calculations provide valuable information about the enzyme activity, being able to distinguish among several mechanistic pathways, provided a carefully selected cluster model of the enzyme is considered.Multiscale QM/MM simulation is the method of choice for the computational treatment of enzyme reactions offering quantitative agreement with experimentally determined reaction parameters.Molecular simulation provide insight into the mechanism of both the catalytic activity and inhibition of monoamine oxidases, thus aiding in the rational design of their inhibitors that are all employed and antidepressants and antiparkinsonian drugs. Aging society and therewith associated neurodegenerative and neuropsychiatric diseases, including depression, Alzheimer's disease, obsessive disorders, and Parkinson's disease, urgently require novel drug candidates. Targets include monoamine oxidases A and B (MAOs), acetylcholinesterase (AChE), butyrylcholinesterase (BChE), and various receptors and transporters. For rational drug design it is particularly important to combine experimental synthetic, kinetic, toxicological, and pharmacological information with structural and computational work. This paper describes the application of various modern computational biochemistry methods in order to improve the understanding of a relationship between the structure and function of large biological systems including ion channels, transporters, receptors, and metabolic enzymes. The methods covered stem from classical molecular dynamics simulations to understand the physical basis and the time evolution of the structures, to combined QM, and QM/MM approaches to probe the chemical mechanisms of enzymatic activities and their inhibition. As an illustrative example, the later will focus on the monoamine oxidase family of enzymes, which catalyze the degradation of amine neurotransmitters in various parts of the brain, the imbalance of which is associated with the development and progression of a range of neurodegenerative disorders. Inhibitors that act mainly on MAO A are used in the treatment of depression, due to their ability to raise serotonin concentrations, while MAO B inhibitors decrease dopamine degradation and improve motor control in patients with Parkinson disease. Our results give strong support that both MAO isoforms, A and B, operate through the hydride transfer mechanism. Relevance of MAO catalyzed reactions and MAO inhibition in the context of neurodegeneration will be discussed.

Bilimsel değerlendirme

01

Araştırma sorusu

Sorunun kapsamı orijinal çalışma üzerinden değerlendirilir.

02

Yöntem ve örneklem

Çalışma tasarımı ve örneklem için kaynak makaleyi kontrol edin.

03

Temel bulgular

Bu kayıt için editoryal olarak onaylanmış bulgu özeti henüz yayımlanmadı.

04

Sınırlılıklar

Sonuçların genellenebilirliği, yanlılık ve klinik anlamı ayrıca incelenmelidir.

Bibliyografik veriden yöntem, örneklem veya klinik sonuç çıkarımı yapılmaz.