Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Phản ánh về thiết kế và thử nghiệm các chất ức chế alpha-amylase tụy: so sánh in silico giữa các mô hình enzyme chuột và thỏ
Tóm tắt
Các chất ức chế alpha-amylase tụy là những ứng cử viên tiềm năng trong điều trị bệnh tiểu đường và béo phì. Để tìm ra các hợp chất có khả năng là chất ức chế amylase hiệu quả, thường sử dụng các mô hình in vitro và in vivo. Độ chính xác của các mô hình này có hạn, nhưng chúng vẫn có giá trị đáng kể. Các mô hình in vitro có thể được sử dụng trong các sàng lọc quy mô lớn với hàng ngàn hóa chất được thử nghiệm để tìm ra các hợp chất đầu tay tiềm năng. Mô hình in vivo vẫn được sử dụng như một phương tiện thử nghiệm ban đầu để xem hành vi của hợp chất trong toàn bộ sinh vật. Trong trường hợp các chất ức chế alpha-amylase, cả chuột và thỏ đều có thể được chọn làm mô hình in vivo. Câu hỏi là động vật nào có thể cho độ chính xác cao hơn liên quan đến alpha-amylase tụy của nó. Do không có cấu trúc tinh thể của các enzyme này, một nghiên cứu mô hình phân tử đã được thực hiện để so sánh các enzyme của thỏ và chuột với enzyme của con người. Kết quả tổng thể là enzyme của thỏ có thể là lựa chọn tốt hơn trong bối cảnh này, nhưng trong trường hợp các ligand lớn, có thể tạo ra tương tác với miền −4 của alpha-amylase tụy, cần thận trọng trong việc giải thích kết quả. Các công cụ mô hình phân tử có thể được sử dụng để chọn enzyme mô hình phù hợp nhất có thể giúp xác định các chất ức chế enzyme mới. Trong trường hợp alpha-amylase, các cấu trúc ba chiều của enzyme động vật cho thấy sự khác biệt so với cấu trúc của con người, điều này cần được xem xét khi thử nghiệm các loại thuốc mới tiềm năng.
Từ khóa
#alpha-amylase #tụy #chất ức chế #mô hình in vitro #mô hình in vivo #chuột #thỏ #nghiên cứu mô hình phân tửTài liệu tham khảo
Preuss HG: Bean amylase inhibitor and other carbohydrate absorption blockers: effects on diabesity and general health. J Am Coll Nutr. 2009, 28: 266-276.
Tundis R, Loizzo MR, Menichini F: Natural products as alpha-amylase and alpha-glucosidase inhibitors and their hypoglycaemic potential in the treatment of diabetes: an update. Mini Rev Med Chem. 2010, 10: 315-331. 10.2174/138955710791331007.
Tarling CA, Woods K, Zhang R, Brastianos HC, Brayer GD, Andersen RJ, Withers SG: The search for novel human pancreatic alpha-amylase inhibitors: high-throughput screening of terrestrial and marine natural product extracts. Chembiochem. 2008, 9: 433-438. 10.1002/cbic.200700470.
Le Berre-Anton V, Bompard-Gilles C, Payan F, Rouge P: Characterization and functional properties of the alpha-amylase inhibitor (alpha-AI) from kidney bean (Phaseolus vulgaris) seeds. Biochim Biophys Acta. 1997, 1343: 31-40. 10.1016/S0167-4838(97)00100-3.
Jo SH, Ha KS, Moon KS, Lee OH, Jang HD, Kwon YI: In vitro and in vivo anti-hyperglycemic effects of omija (Schizandra chinensis) Fruit. Int J Mol Sci. 2011, 12: 1359-1370. 10.3390/ijms12021359.
Najafian M, Ebrahim-Habibi A, Hezareh N, Yaghmaei P, Parivar K, Larijani B: Trans-chalcone: a novel small molecule inhibitor of mammalian alpha-amylase. Mol Biol Rep. 2011, 38: 1617-1620. 10.1007/s11033-010-0271-3.
Tsujita T, Takaku T, Suzuki T: Chestnut astringent skin extract, an alpha-amylase inhibitor, retards carbohydrate absorption in rats and humans. J Nutr Sci Vitaminol (Tokyo). 2008, 54: 82-88. 10.3177/jnsv.54.82.
Layer P, Rizza RA, Zinsmeister AR, Carlson GL, DiMagno EP: Effect of a purified amylase inhibitor on carbohydrate tolerance in normal subjects and patients with diabetes mellitus. Mayo Clin Proc. 1986, 61: 442-447. 10.1016/S0025-6196(12)61978-8.
Najafian M, Ebrahim-Habibi A, Yaghmaei P, Parivar K, Larijani B: Core structure of flavonoids precursor as an antihyperglycemic and antihyperlipidemic agent: an in vivo study in rats. Acta Biochim Pol. 2010, 57: 553-560.
Boivin M, Flourie B, Rizza RA, Go VL, DiMagno EP: Gastrointestinal and metabolic effects of amylase inhibition in diabetics. Gastroenterology. 1988, 94: 387-394.
Aoki K, Muraoka T, Ito Y, Togashi Y, Terauchi Y: Comparison of adverse gastrointestinal effects of acarbose and miglitol in healthy men: a crossover study. Intern Med. 2010, 49: 1085-1087. 10.2169/internalmedicine.49.3218.
Chatzigeorgiou A, Halapas A, Kalafatakis K, Kamper E: The use of animal models in the study of diabetes mellitus. In Vivo. 2009, 23: 245-258.
Larkin MA, Blackshields G, Brown NP, Chenna R, McGettigan PA, McWilliam H, Valentin F, Wallace IM, Wilm A, Lopez R: Clustal W and Clustal X version 2.0. Bioinformatics. 2007, 23: 2947-2948. 10.1093/bioinformatics/btm404.
Pieper U, Webb BM, Barkan DT, Schneidman-Duhovny D, Schlessinger A, Braberg H, Yang Z, Meng EC, Pettersen EF, Huang CC: ModBase, a database of annotated comparative protein structure models, and associated resources. Nucleic Acids Res. 2011, 39: D465-D474. 10.1093/nar/gkq1091.
Sali A, Blundell TL: Comparative protein modelling by satisfaction of spatial restraints. J Mol Biol. 1993, 234: 779-815. 10.1006/jmbi.1993.1626.
Ginalski K: Comparative modeling for protein structure prediction. Curr Opin Struct Biol. 2006, 16: 172-177. 10.1016/j.sbi.2006.02.003.
Chen VB, 3rd Arendall WB, Headd JJ, Keedy DA, Immormino RM, Kapral GJ, Murray LW, Richardson JS, Richardson DC: MolProbity: all-atom structure validation for macromolecular crystallography. Acta Crystallogr D Biol Crystallogr. 2010, 66: 12-21.
Trott O, Olson AJ: AutoDock Vina: improving the speed and accuracy of docking with a new scoring function, efficient optimization, and multithreading. J Comput Chem. 2010, 31: 455-461.
McLachlan AD: Rapid comparison of protein structures. Acta Crystallogr A: Crystal Phys, Diffraction, Theor and Gen Crystallography. 1982, 38: 871-873. 10.1107/S0567739482001806.
Chen BY, Bandyopadhyay S: Modeling regionalized volumetric differences in protein-ligand binding cavities. Proteome Sci. 2012, 10 (Suppl 1): S6-10.1186/1477-5956-10-S1-S6.
Najmanovich RJ, Allali-Hassani A, Morris RJ, Dombrovsky L, Pan PW, Vedadi M, Plotnikov AN, Edwards A, Arrowsmith C, Thornton JM: Analysis of binding site similarity, small-molecule similarity and experimental binding profiles in the human cytosolic sulfotransferase family. Bioinformatics. 2007, 23: e104-e109. 10.1093/bioinformatics/btl292.
Qian M, Nahoum V, Bonicel J, Bischoff H, Henrissat B, Payan F: Enzyme-catalyzed condensation reaction in a mammalian alpha-amylase. High-resolution structural analysis of an enzyme-inhibitor complex. Biochemistry. 2001, 40: 7700-7709. 10.1021/bi0102050.
Ramachandran GN, Ramakrishnan C, Sasisekharan V: Stereochemistry of polypeptide chain configurations. J Mol Biol. 1963, 7: 95-99. 10.1016/S0022-2836(63)80023-6.
Brayer GD, Luo Y, Withers SG: The structure of human pancreatic alpha-amylase at 1.8 A resolution and comparisons with related enzymes. Protein Sci. 1995, 4: 1730-1742. 10.1002/pro.5560040908.
Brayer GD, Sidhu G, Maurus R, Rydberg EH, Braun C, Wang Y, Nguyen NT, Overall CM, Withers SG: Subsite mapping of the human pancreatic alpha-amylase active site through structural, kinetic, and mutagenesis techniques. Biochemistry. 2000, 39: 4778-4791. 10.1021/bi9921182.
Maurus R, Begum A, Kuo HH, Racaza A, Numao S, Andersen C, Tams JW, Vind J, Overall CM, Withers SG, Brayer GD: Structural and mechanistic studies of chloride induced activation of human pancreatic alpha-amylase. Protein Sci. 2005, 14: 743-755. 10.1110/ps.041079305.
D’Amico S, Gerday C, Feller G: Structural similarities and evolutionary relationships in chloride-dependent alpha-amylases. Gene. 2000, 253: 95-105. 10.1016/S0378-1119(00)00229-8.
Qin X, Ren L, Yang X, Bai F, Wang L, Geng P, Bai G, Shen Y: Structures of human pancreatic alpha-amylase in complex with acarviostatins: Implications for drug design against type II diabetes. J Struct Biol. 2011, 174: 196-202. 10.1016/j.jsb.2010.11.020.
Kandra L, Remenyik J, Batta G, Somsak L, Gyemant G, Park KH: Enzymatic synthesis of a new inhibitor of alpha-amylases: acarviosinyl-isomaltosyl-spiro-thiohydantoin. Carbohydr Res. 2005, 340: 1311-1317. 10.1016/j.carres.2005.03.003.
Corbeil CR, Williams CI, Labute P: Variability in docking success rates due to dataset preparation. J Comput-aided Mol design. 2012, 26: 775-786. 10.1007/s10822-012-9570-1.
Malleda C, Ahalawat N, Gokara M, Subramanyam R: Molecular dynamics simulation studies of betulinic acid with human serum albumin. J Mol Model. 2011, 18: 2589-9257.
Ul-Haq Z, Khan W, Kalsoom S, Ansari FL: In silico modeling of the specific inhibitory potential of thiophene-2,3-dihydro-1,5-benzothiazepine against BChE in the formation of beta-amyloid plaques associated with Alzheimer's disease. Theor Biol Med Model. 2010, 7: 22-10.1186/1742-4682-7-22.