Anwendung von DoReCCoM auf Thienopyridine in der Pf GSK-3

die Kombination erbringt also einen echten Vorteil gegenüber dem Einsatz eines einzigen Pro-grammes. Das Docking-Problem kann gelöst werden.

Durch das Rescoring konnte eine Verbesserung hinsichtlich der Platzierung guter Lösungen erreicht werden, zudem erbrachte das Clustering eine Verkleinerung der Lösungsmenge auf eine übersichtlichere Größe, so dass das Auffinden des Bindungsmodus im Falle der Inhibitoren der HsGSK-3β möglich ist. Das Scoring-Problem kann zwar noch nicht als gelöst betrachtet werden, DoReCCoM bietet aber eine klare Verbesserung gegenüber dem Standardvorgehen mit einem einzigen der eingesetzten Dockingprogramme und dessen entsprechender generischer Scoringfunktion.

Hinsichtlich der Komplexminimierung muss die allgemeine Übertragbarkeit infrage gestellt werde. Betrachtet man die Gesamtheit der untersuchten Inhibitoren, so kann kein genereller Vorteil durch diesen Schritt erreicht werden. Hier muss daher im Einzelfall untersucht werden, ob der zu behandelnde Verbindungstypus profitiert oder nicht. Da dies für DRG (31) der Fall war, wird geschlossen, dass das Verfahren Vorteile für die Verbindungsklasse der Thienopyridine bieten könnte. Es wurde folglich auf den in Abschnitt 3.2.1 vorgestellten Datensatz angewendet.

3.5.2. Anwendung von DoReCCoM auf Thienopyridine in der

Abbildung 3.23. | Modus A der Verbindungen 31 und 69 als Vertreter der Klasse 1a bzw. 1b in der PfGSK-3. Das nicht minimierte Protein pfgsk_1q5k, in das das zugrunde liegende Docking durchgeführt wurde, ist in grau dargestellt. Am Beispiel des Lys108 ist zu erkennen, wie wenig sich das Protein durch die Minimierung verändert (Position nach Minimierung: magenta). Das Lys166 kann eine aus der Tasche hinaus gewandte Position in Entsprechung zur Situation in derHsGSK-3β einnehmen. Als Beispiel ist in Grün das Lys166 von pfgsk_kubraim Vordergrund gezeigt.

31 (und als Vertreter der Klasse 1b für 69) in der PfGSK-3 dargestellt. Dabei wurden zur Orientierung Wassermoleküle aus der humanen Kristallstruktur in die Szene projiziert, so dass die Analogie zu den Verhältnissen im humanen Enzym klar zu erkennen sind.

Auch die im ersten Docking als Modus C eingeführte Geometrie befindet sich für die drei Vertreter der Klasse 1a unter den ersten 10 Lösungen. Sie wird sogar vor Modus A platziert.

Für alle drei Verbindungen an erster Stelle wird der auf Seite 103 vorgestellte Modus Xa/b gesetzt – es sprechen allerdings die dort genannten Gründe gegen diese beiden Hypothesen, so dass sie trotz ihrer guten Platzierung nicht weiter in Betracht gezogen werden.

Es wird auch der weiter unten beschriebene Modus H beobachtet (vgl. Abb. 3.25 auf S. 134), jedoch wegen der darin nicht vorhandenen Kontakte des Nitrils an C2 nicht weiter berücksich-tigt.

3.5.2.2. Bindungsmodi der Klasse 1b

Es befinden sich auch für alle 9 untersuchten Substanzen dieser Klasse Lösungen im Modus A unter den ersten 50 Posen (vgl. Abb. 3.23) – allerdings trifft dies ebenso auf Modus B zu (vgl. Abb. 3.10 aus dem ersten Docking auf S. 104). Hier sind sogar in 6 Fällen die Lösungen innerhalb der ersten 10 gelistet, im Falle des Modus A sind es nur drei Moleküle, die unter den besten 10 Lösungen aufgefunden werden. Im Durchschnitt unterscheidet sich die Platzierung der ersten Lösung in dem betreffenden Modus für alle 9 Verbindungen kaum (13.1 für Modus B, 13.9 für Modus A).

Von der Platzierung her ist der Modus C sogar noch vor den beiden genannten unter den ersten 10 der Verbindungen der Klasse 1b aufzufinden. Allerdings gibt es hier einen zu en-gen Kontakt mit der Oberfläche des Taschengrundes mit dem 2-Haloen-gensubstituenten des 4-Arylkernes am Thienopyridingrundkörper (1.7 Å zum nächsten Wasserstoff des Leu213). Nicht zuletzt spricht gegen diese Hypothese, dass bei diesem Bindungsmodus ausgerechnet der 2-Benzoylrest, der offenbar für Selektivität mit verantwortlich ist, in Richtung einer hochkonser-vierten Region zeigen würde – zum DFG-Motiv. Hier sind zwischen HsGSK-3β und PfGSK-3 keine Unterschiede beobachtet worden und es ist davon auszugehen, dass eine Selektivität über Interaktionen mit diesem Bereich des Proteins nicht möglich ist. Der Modus ist beispielhaft in Abbildung 3.24 dargestellt, wird aber abgelehnt.

Abbildung 3.24.|Modus C am Beispiel von69. Auch die Modi Xa/b sind wieder bei den

Lösun-gen vertreten. Während bei der Klasse 1a gar kein Interaktionspartner der Nitrilgruppe auf der Sei-te des ProSei-teins auszumachen war, gibt es für die Verbindungen der Klasse 1b jedenfalls die Möglich-keit, mit dem Carbonyl einen Kontakt zur Hydro-xylgruppe des Tyr159 auszubilden. Allerdings ist auch hier die Geometrie so unvorteilhaft, dass die Argumente gegen diese Hypothese nicht aufgewo-gen werden (vgl. S. 103).

3.5.2.3. Bindungsmodi der Klasse 2

Für die Klasse 2 werden wie schon beim ersten Docking viele Posen beobachtet, die verworfen werden, da keine Interaktion mit der Hinge Region vorhanden ist. In den trotzdem oft gut bewerteten Modi C und D zeigt der anellierte hydrophobe Ring direkt auf die Hinge Region. Hier wird also nicht nur keine günstige Interaktion ausgebildet, es ist überhaupt unwahrscheinlich, dass an dieser Stelle ein so lipophiler Teil des Moleküls platziert sein kann.

Dafür wird bei allen eingesetzten Verbindungen der Klasse 2 ein Modus aufgefunden, der in Abbildung 3.25 dargestellt ist und als Modus H bezeichnet wird. Bei den Verbindungen 137,

Abbildung 3.25.|Modus H am Beispiel von140. Das in Magenta abgebildete Molekül ist31aus der Kris-tallstruktur mit der HsGSK-3β. In diesem Modus liegen die Pyridinringe übereinander, der C2-Substituent (hier das Amid) ragt aus der Tasche hinaus und könnte ein an dieser Position liegendes Wasser verdrängen (Wasser als blaue Sterne wieder projiziert aus der Struktur von31 in derHsGSK-3β).

138und140wird er mit DoReCCoM auf Platz 1 gesetzt, bei der vierten gedockten Verbindung der Klasse 2 (121) erst auf Rang 15. Der Pyridinring des Scaffolds liegt dabei direkt über demje-nigen der Verbindung 31in der Kristallstruktur mit derHsGSK-3β. Die Verbindung ist jedoch gespiegelt, so dass der Substituent an Position 2 aus der Tasche hinaus in die lösungsmittelzu-gewandte Region zeigt. In beiden Positionen könnte die indirekte Wasserstoffbrückenbindung zur Hinge Region ausgebildet werden, da die Stickstoffe der Pyridinringe in den beiden Modi direkt übereinanderliegen. In der Abbildung wurde das Wasser aus der Kristallstruktur in die Szene projiziert. Der Substituent an C2 könnte eine Interaktion mit Lys166 ausbilden und dabei das in der humanen Struktur beobachtete Wasser verdrängen.

Zusätzlich wird bei 121, 138 und 140 der Modus A beobachtet – wenn auch im ersten und letzten Fall auf vergleichsweise schlechten Rängen (29, 2, 33).