Bindungsmodi der Klasse 1

Arylsubstitution am C4 zustande zu kommen. Die Dockings sollten helfen, diese Unterschiede zu erklären.

Vorherrschend waren für die drei genannten Verbindungen zwei Posen, die mit der Hinge Regi-on die klassischen drei Wasserstoffbrückenbindungen nach dem Muster DRegi-onor-Akzeptor-DRegi-onor ausbilden, wie sie typischerweise in Kristallstrukturen von Proteinkinasen mit ATP vorliegen.

Dabei wurden beide möglichen Orientierungen des Grundkörpers beobachtet, in Abbildung 3.13 ist schematisch die als Modus F bezeichnete Version mit aus der Tasche hinauszeigen-dem 4-Arylrest gezeigt – Modus G ist die gespiegelte Form, bei der der 4-Arylrest in die Tasche hineinzeigt. Daneben wurden wieder häufig die bereits bei Klasse 1 als Modus Xa/b diskutierten und verworfenen Hypothesen beobachtet. Insgesamt konnte aus den Ergebnissen dieses Dockings keine Erklärung für die drastischen Unterschiede hinsichtlich der Selektivität bei Veränderung des 4-Arylrestes (140 ⇒ 141) abgeleitet werden.

sworst bzw. besten sbest berechnet.

snorm = sact−sworst

s_best−s_worst (3.3)

Auf diese Weise werden Werte zwischen 0 und 1 erhalten, die die Positionierung im Bereich zwischen dem schlechtesten und dem besten Wert angeben. Dadurch kann ein Überblick er-halten werden, wie die Modi für verschiedene Verbindungen von den unterschiedlichen Sco-ringfunktionen relativ zueinander eingeordnet werden, das Ergebnis ist grafisch in Abbildung 3.14 dargestellt. Die hohen absoluten Werte, die sich bei der Bewertung von nicht minimierten FlexE-Lösungen ergaben, wurden nicht in die Normierung einbezogen. Hier wurde die unmini-mierten FlexE-Lösungen aus der Berechnung ausgeschlossen unds_worst = 0 gesetzt. Der extrem schlechte Wert von s_worst führt ansonsten dazu, dass außer bei der schlechtesten Lösung zwei Tabelle 3.6.|(Re-)Scoring der Klasse 1. Im unteren Teil der Tabelle sind die nach Gleichung 3.3 normierten Scores aufgeführt.

Hypothese Komplex Original Pose Staged Minimization

DS FlexX AD4 DS FlexX AD4

Modus A 40_kubra_FlexE 189663 14211 48905033 -143149 -14.40 -35.94 31_kubra_AD4 -102832 -9.54 -29.85 -147581 -12.80 -31.87 Modus B 40_1j1b_AD4 -110570 -16.60 -36.19 -172641 -25.82 -45.49 40_1q41_AD4 -149191 -22.06 -42.23 -197092 -28.55 -46.16 69_1j1b_AD4 -159910 -27.28 -39.03 -173910 -18.12 -42.62 Modus C 40_1q41_AD -43308 -15.04 -38.60 -146014 -18.01 -40.43 40_1q41_FlexE 137052 -0.21 28157 -116986 -21.44 -43.17 69_1q41_FlexE 70172 -0.58 363.83 -156058 -23.81 -43.53 Modus D 69_1q3d_ADflex -127526 -9.02 -27.60 -149703 -11.11 -26.67 69_1q3d_FlexE -6886 -5.21 1158 -156475 -8.58 -28.62

Modus A 40_kubra_FlexE -/- -/- -/- 0.33 0.29 0.48

31_kubra_AD4 0.64 0.35 0.71 0.38 0.21 0.27

Modus B 40_1j1b_AD4 0.69 0.61 0.86 0.69 0.86 0.97

40_1q41_AD 0.93 0.81 1.00 1.00 1.00 1.00

69_1j1b_AD4 1.00 1.00 0.92 0.71 0.48 0.82

Modus C 40_1q41_AD 0.27 0.55 0.91 0.36 0.47 0.71

40_1q41_FlexE -/- 0.01 -/- 0.00 0.64 0.85

69_1q41_FlexE -/- 0.02 -/- 0.49 0.76 0.87

Modus D 69_1q3d_ADflex 0.80 0.33 0.65 0.41 0.13 0.00

69_1q3d_FlexE 0.04 0.19 -/- 0.49 0.00 0.10

DS: DrugScore; AD4: AutoDock4; Bezeichnung der Posen: <Verbindung>_<Vorlage Homologie-Modell>_<Docking-Programm> (Ab-kürzungen in Tabelle 3.7 entsprechend).

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

DrugScore FlexX Score AD4 Score DrugScore Min FlexX Score Min AD4 Score Min

Modus D Modus A Modus B Modus C

Abbildung 3.14. | Normiertes Rescoring der Verbindungen der Klasse 1. Die blauen Balken stehen für Scores vor der Minimierung, grüne für diejenigen nach der Minimierung (Min). Ein normierter Score von 1 bedeutet, dass für diesen Komplex die beste Bewertung im jeweiligen Scoringschema berechnet wur-de. Die Bezeichnung der Beispiele für die verschiedenen Posen erfolgt nach <Verbindung>_<Vorlage Homologie-Modell>_<Docking-Programm> (AD4: AutoDock4; ADflex: AutoDock4 mit flexiblen Seiten-ketten). Es wird sehr deutlich, dass die mit FlexE erzielten Lösungen vor der Minimierung keine konkurrenz-fähigen Bewertungen erzielen. Hier wurde anstelle der United Protein Structure ein Protein eingesetzt, das den gleichen Modus erlaubt. Zudem ist klar zu erkennen, dass unterschiedliche Scoringfunktionen die Modi sehr unterschiedlich einstufen. Modus C wird beispielsweise nach der Minimierung von AutoDock und FlexX gut, von DrugScore hingegen schlecht bewertet.

extrem große Beträge als Differenzen in Zähler und Nenner von _s^{sact−sworst}

best−sworst stehen. Dies hat zur Folge, dass nicht unterscheidbare gute Werte nahe 1 für alle Lösungen außer der schlech-testen berechnet werden und die Vergleichbarkeit auch der nicht mit FlexE gedockten nicht minimierten Lösungen verloren geht.

Modus B wird bei diesem Vorgehen für die eingesetzten Moleküle der Klasse 1 als beste Hypothese bewertet. Die besten Scores der 6 Bewertungsmethoden (3 Funktionen, jeweils vor und nach Minimierung) werden von einer Pose nach dieser Hypothese erzielt. Modus C folgt dahinter, wenn die minimierten Komplexe betrachtet werden und hier wiederum insbesondere die Scoringfunktionen von AutoDock und FlexX. Hinsichtlich des DrugScore-Wertes sind die Modi weniger klar voneinander abgrenzbar. Betrachtet man wiederum die minimierten Ergeb-nisse (dunkelgrüne Balken in Abb. 3.14), erzielt Modus D ErgebErgeb-nisse, die denen von Modus A leicht überlegen sind. Allerdings ist hier zu bemerken, dass für die Modi A und D nur unter-schiedliche Verbindungen erhalten wurden, so dass ein direkter Vergleich schwer fällt. Für 31 wird der Modus B nicht erzeugt. Da die Modi Xa/b als Alternativen nicht in Betracht gezogen werden, wird für 31 Modus A angenommen.

Insgesamt werden bei der Betrachtung einige problematische Punkte deutlich, die eine klare Entscheidung für einen einzigen Bindungsmodus zu diesem Zeitpunkt nicht erlauben:

• Es werden für keinen Modus Beispiele jeder Verbindung erhalten, so dass nicht der direkte Vergleich der Scoringwerte einer Verbindung in allen unterschiedlichen Modi möglich ist.

• Es liegen Daten für wenige Verbindungen vor, so gibt es nur einen Vertreter der Klasse 1a und die beiden Vertreter der Klasse 1b sind sich so ähnlich, dass sich die Frage stellt, wie weit die Ergebnisse auf den gesamten Datensatz übertragen werden können.

• Die Bewertung der Komplexe, die durch FlexE entstanden sind, bereitet Probleme hin-sichtlich der Vergleichbarkeit. Die Tatsache, dass FlexE-Posen in Kombination mit ei-nem der ursprünglichen Proteine extrem schlechte Werte beim Scoring mit verschiedenen Strukturen ergeben, deutet darauf hin, dass die United Protein Structure weit von nativen Proteinen entfernt ist. Die Konstruktion derselben war mit den im experimentellen Teil beschriebenen Einstellungen möglich, führte offenbar aber nicht immer zu Strukturen, die den Modellen so ähnlich waren, dass durch die durchgeführte Komplexminimierung die Überführung in einen günstigen Protein-Ligand-Komplex gelang.

• Die Verwendung mehrerer Proteine beim Docking mit AutoDock ist ein Vorteil im Hin-blick auf die Möglichkeit, dadurch Flexibilität des Proteins zu imitieren. Allerdings bleiben im gewählten Ansatz zwei Probleme bestehen: Einerseits ist nicht klar, welches Ergebnis (aus welchem Protein) vorzuziehen ist, da die verschiedenen Scoringfunktionen wider-sprüchliche Ergebnisse liefern. Andererseits wurden nicht alle Homologie-Modelle berück-sichtigt, da aus organisatorischen Gründen eine zeitnahe Auswertung gefordert war. Mit allen Proteinen wäre eine gründliche visuelle Kontrolle der zahlreichen Posen und eine Nutzung von DrugScore^CSD im Online-Verfahren problematisch gewesen, so so dass der Vorteil nicht voll ausgenutzt werden konnte.

Diese Punkte sollten durch die Entwicklung eines optimierten, stark erweiterten Arbeitsablaufes verbessert werden. Aus den vorliegenden Daten wurde für die Synthesevorschläge als Arbeits-hypothese für Verbindungen der Klasse 1b der Modus B als wahrscheinlicher Bindungsmodus angenommen, da er wie oben dargestellt Vorteile gegenüber den anderen Modi aufweist. Für die Klasse 1a wurde Modus A angenommen.