กระบวนการทางชีวสารสนเทศเชิงโครงสร้างสำหรับการพัฒนายา : ความเข้าใจพื้นฐานระดับโมเลกุลของโรคอุบัติใหม่และอุบัติซ้ำ/โรคไข้หวัดใหญ่ (รายงานการวิจัย)

สุพจน์ หารหนองบัว; พรเทพ สมพรพิสุทธิ์; ธัญญดา รุ่งโรจน์มงคล; ปทุมวดี อินทรเทพ; ณัฎฐาเนตร นันทบุตร

Please use this identifier to cite or link to this item: https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/57335

Title:	กระบวนการทางชีวสารสนเทศเชิงโครงสร้างสำหรับการพัฒนายา : ความเข้าใจพื้นฐานระดับโมเลกุลของโรคอุบัติใหม่และอุบัติซ้ำ/โรคไข้หวัดใหญ่ (รายงานการวิจัย)
Other Titles:	Structural bioinformatic approaches for drug development : understanding molecular of emerging diseases/influenza a virus
Authors:	สุพจน์ หารหนองบัว พรเทพ สมพรพิสุทธิ์ ธัญญดา รุ่งโรจน์มงคล ปทุมวดี อินทรเทพ ณัฎฐาเนตร นันทบุตร
Other author:	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิทยาศาสตร์
Subjects:	การพัฒนายา ชีวสารสนเทศศาสตร์ ชีวสารสนเทศศาสตร์เชิงโครงสร้าง ไวรัสไข้หวัดใหญ่ -- แง่โมเลกุล ไข้หวัดใหญ่ -- การรักษา โรคติดต่ออุบัติใหม่ -- แง่โมเลกุล โรคติดต่ออุบัติใหม่ -- การรักษา Drug development Bioinformatics Structural bioinformatics Influenza viruses -- Molecular aspects Influenza -- Treatment Emerging infectious diseases -- Molecular aspects Emerging infectious diseases -- Treatment
Issue Date:	2554
Publisher:	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
Abstract:	งานวิจัยใช้กระบวนการทางเคมีคอมพิวเตอร์เพื่อออกแบบและจำลองสมบัติทางโครงสร้างและพลวัติของโมเลกุลของโปรตีนจากไวรัสโรคไข้หวัดใหญ่ 3 กลุ่ม คือ ฮีแมกกลูดินิน นิวรามินิเดส และ M2 แชนแนล การศึกษาโปรตีนฮีแมกกลูดินินเพื่ออธิบายในเรื่องการยึดจับระหว่างไกลโคโปรตีนของเชื้อไวรัสและตัวรับชนิดอัลฟา 2,6 ที่พบในเซลล์ของมนุษย์ การจำลองพลวัติเชิงโมเลกุลของโปรตีนฮีแมกกลูดินินจำนวน 4 สายพันธุ์ ได้แก่ สายพันธุ์ H1-1918, H1-1930, H1-2005, และ H1-2009 ซึ่งยึดเกาะกับตัวรับในมนุษย์ ผลการศึกษาพบว่าตัวรับมีอันตรกิริยาที่สำคัญกับโปรตีนฮีแมกกลูดินินทั้ง 4 สายพันธ์ โดยเฉพาะที่กรดอะมิโนตำแหน่ง Y95 บริเวณลูป-130 เกลียว-190 และลูป-220 กรดอะมิโนที่มีบทบาทสำคัญต่อการยึดจับกับตัวรับได้แก่ V135 T136 A137 K222 และ Q226 อันตรกิริยาที่เกิดขึ้นมีลักษณะคล้ายกับที่พบในฮีมแอกกลูตินินในกลุ่มของ H1 ของเชื้อไวรัส สายพันธ์ต่าง ๆ แต่ค่อนข้างแตกต่างจากฮีมแอกกลูตินินในกลุ่มของ H3 H5 และ H9 การจำลองพลวัติเชิงโมเลกุลเพื่อการศึกษาอิทธิพลอัลดลสเตอริกซ์จากการยับยั้งการส่งผ่านโปรตอนในช่องโปรตีน M2 ด้วยยาริมานตาดีน ที่สภาวะปิด, อินเตอร์มิเดียด และสภาวะเปิด โมเลกุลของริมานตาดีนถูกวางในตำแหน่งด้านนอกช่อง M2 และอยู่ระหว่างซับยูนิตและอยู่ใกล้บริเวณ W41 ในสภาวะปิดพบว่าช่อง M2 มีการสร้างโครงข่ายพันธะไฮโดรเจนของยากับ D44-W41 เป็นผลให้ประตูของ W41 ปิดและทำให้ช่อง M2 ถูกยับยั้งได้อย่างสมบูรณ์ โครงข่ายพันธะไฮโดรเจนไม่พบที่สภาวะอินเตอร์มิเดียต ส่วนในสภาวะเปิด พบว่าแรงผลักของประจุบวกของ H37 ทำให้เกิดการเปลี่ยนคอนฟอร์เมชันของ W41 เป็นลักษณะเปิด และทำให้น้ำสามารถผ่านเข้ามาภายในช่อง M2 ได้ ในการศึกษาโปรตีนนิวรามินิเดสชนิด wild-type และ mutants ที่ตำแหน่งต่าง ๆ สำหรับสายพันธุ์ H1N1-2009 กับการยึดจับกับยาทามิฟลู โดยวิธีการจำลองพลวัติเชิงโมเลกุล พบว่าอันตรกิริยาระหว่างประจุและพันธะไฮโดรเจนระหว่างยาและนิวรามินิเดสชนิดกลายพันธุ์ที่ตำแหน่ง E119V และ R292K ลดลงอย่างมาก จึงน่าจะเกี่ยวข้องกับการดื้อยา การทำนายแนวโน้มของประสิทธิภาพของยาตามความสามารถในการยึดจับได้เป็นลำดับดังนี้ wild-type>N294S>H274Y>E119V>R292K
Other Abstract:	This research employed computational chemistry methods to model and simulate structural and dynamical properties of three influenza viral proteins that are hemagglutinin, neuraminidase and M2 channel. The study of hemagglutinin was carried out to describe the binding between the viral glycoprotein and α-2,6 human receptor. Molecular dynamics (MD) simulations of four hemagglutinin subtypes including H1-1918, H1-1930, H1-2005, and H1-2009 in complex with the human receptor were performed. The MD results revealed significant interactions between the receptor and hemagglutinin of all the four subtypes, especially with residues at position Y95, the 130-loop and the 220-loop of the protein. Residues which are crucial for the receptor binding include V135, T136, A137, K222 and Q226. The interactions between the receptor and hemagglutinin were similar to all H1 subtypes but substantially different from H3, H5 and H9. MD simulations for studying an allosteric effect due to the inhibition of proton transport in M2 channel by rimantadine were carried out at the closed, intermediate and open states. Rimantadine were placed outside the M2 pore, and between transmembrane subunits and near W41. In the closed state, a hydrogen bond network between the drug and D44-W41 was found, giving rise to the closed gate of W41, and thus the proton transport was completely inhibited. The network of hydrogen bond was not detected in the intermediate. In the open state, the electrostatic repulsion of the positive charge H37 results in conformational changes of W41. As a result, water molecules were able to penetrate the channel pore. In the study of neuraminidase subtype H1N1-2009, MD simulations of the wild-type and mutants complexed with Tamiflu were performed. The results revealed electrostatic interactions and hydrogen bonding between the drug and the E119V and R292K significantly decreased with respect to the wild-type. This finding is expected to be associated with the drug resistance. The drug susceptibility ranging from the greatest to the lowest was predicted according to the following trend: wild-type>N294S>H274Y>E119V>R292K.
Description:	โครงการส่งเสริมการทำงานวิจัยเชิงลึกในสาขาวิชาที่มีศักยภาพสูง
URI:	http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/57335
Type:	Technical Report
Appears in Collections:	Sci - Research Reports

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
Supot_ha_b19343371.pdf		5.75 MB	Adobe PDF	View/Open

Show full item record