โปรตนกลมไคเนส (Protein Kinase) เปนเปาหมายของยารกษาโรคหลายชนดโดยเฉพาะโรคมะเรง โรคหวใจ และโรคทเกดจากการอกเสบ โปรตนไคเนสซงมมากกวา 500 ชนดใน Human Genome จงเปนกรณศกษาทเหมาะสมในการสงเคราะหความรทงจากรปรางของแอคทฟไซตและอนตรกรยาภายในทเกดขนอนมผลตอการจบแบบจ าเพาะหรอจบโดยไมเลอกของสารทยบยงโปรตนไคเนส งานวจยนน าไปสการออกแบบโครงสรางของสารใหม โดยลดผลขางเคยงทเกดจากความไมจ าเพาะของยาลง ระเบยบวธทสรางขนชวยใหการออกแบบสารยบยงโปรตนไคเนสเปนไปอยางมทศทางและมประสทธภาพมากขน

และยงมเวบเซอรวส (MAHORI.org) ทพฒนาขนส าหรบใหขอมลเกยวกบพนธะเคมทเกดขนระหวาง fragment ของสารเคมกบโปรตนทพบใน Protein Data Bank อกดวย

พฒนาโปรแกรมขนโดยใชขอมลจาก Distance Matrix

ทวดระยะจากต าแหนงเอกลกษณของกรดอะมโนในแอคทฟไซต เพอใชวเคราะห

รปรางแอคทฟไซตของเอนไซมทสงผลตอการจบกบ

โปรแกรม SIMFONEE ทพฒนาขนยงสามารถคนหาอะตอมทจ าเปนส าหรบตว

ยบยงไคเนสสวนใหญในการเขาจบกบแอคทฟไซตโดย

อาศยการซอนทบภาพสามมตจากโครงสรางผลกโปรตน

การจบโดยไมเลอกของยาท าใหเกดผลขางเคยง

ต าแหนงทท าใหยาเกดการจบโดยไมเลอก

Equation: Log Kd = 44.8193 + 0.0221 ×(D104,122)

2

-0.2573 × D120,122

- 5.8864 × D70,170

+ 0.1768 × (D70,170)2

+ 0.2544 × D71,170

where: SD = 0.2781, R2 = 0.8276, R = 0.9097

-1

0

1

2

3

4

-1 0 1 2 3 4

log K

i,S

TU

(predic

ted)

log Ki,STU

ระเบยบวธวจย

บทน า ผลการทดลอง

เหตแหงการเลอกจบอยางจ าเพาะหรอจบโดยไมเลอกของตวยบยงเอนไซม: กรณศกษาจากโปรตนไคเนสจบกบสตอโรสปอรน

ผท ำวทยำนพนธ ดร.ดวงฤด ธำรร ำลก อำจำรยทปรกษำ Professor Sir Tom L Blundell

References: 1. Tanramluk D, et al. Chemical Biology & Drug Design. 2009; 74(1): 16-24. 2. Gong SS, et al. Biochemical Society Transactions. 2009;37:727-733. 3. Frye SV. Nature Chemical Biology. 2010;6:159-161.

4. Djung JF, et al. Bioorganic & Medicinal Chemistry. 2011;19:2742-2750. 5. McIver EG, et al. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters. 2012;22(23):7169-7173.

Contact: สถาบนชววทยาศาสตรโมเลกล (MB) และศนยปฏบตการดานชววทยาศาสตรคอมพวเตอรแบบบรณาการ (ICBS) มหาวทยาลยมหดล, Email: Duangrudee.Tan@gmail.com

ตวยบยงได โดยระบบรเวณของแอคทฟไซตทมความผนแปรไปตามชนดของโปรตนไคเนส รวมถงปจจยทท าใหสารยบยงจบกบโปรตนไคเนส แตกตางกนจากขอมลระยะระหวางอะตอมและชนดของอะตอมภายในโครงสราง

เมอทราบต าแหนงทท าใหยาจบไดอยางจ าเพาะ จากแผนภาพโครงสรางสามมตทงในดานของทศทางและต าแหนงของการเกดอนตรกรยาภายในแอคทฟไซตของเอนไซมทสอดคลองกบประสทธภาพของตวยบยง (สตอโรสปอรน) นกวจยยากสามารถปรบปรงโครงสรางยาใหมความจ าเพาะตอโปรตนไคเนสชนดนนๆ ได โดยเวบไซต MAHORI สามารถจดประกายความคดใหนกเคมในการออกแบบสารยบยงชนดใหมจากขอมล fragment ของยา

องคความรทไดเหลานมการน าไปใชแลวส าหรบการออกแบบยาในกลมสารยบยงโปรตนไคเนส ชวยประหยดเวลาและคาใชจายในการออกแบบยาใหมประสทธภาพดขนและมผลขางเคยงนอยลง วทยานพนธนน าไปสการตพมพในวารสาร 3 ฉบบและไดรบการอางถงในวารสารนานาชาตรวม 36 ครง เชน การน าหลกการทไดไปออกแบบสารยบยงไคเนสทมความจ าเพาะมากขนส าหรบยารกษาโรคหวใจ (Djung et al., 2011) และโรคทเกดจากการอกเสบซงสารทสงเคราะหตามหลกการดงกลาวมความจ าเพาะตอโปรตนไคเนสเปาหมายสงขน 70 เทา (McIver et al., 2012) อกทงยงน าไปสความคดทจะใชสตอโรสปอรนเพอเปน probe molecule อนจะเปนประโยชนตองานวจยทางชวเคม (Frye, 2012) นอกจากนแลวระเบยบวธในวทยานพนธนยงไดวางแบบแผนส าหรบการพฒนาคณสมบตของตวยบยงเอนไซมในกลมอนๆ ทเปนเปาหมายของยาไดในอนาคต

SIMFONEE Atom Arrays

Gatekeeper

Tyr122 Met120

Glu170

SIMFONEE Residue Arrays

Gatekeeper+2

Unmoved cluster Cluster expansion Induced fit of Gly50 Cluster contraction

Adenine residue array

ต าแหนงทท าใหยาจบไดอยางจ าเพาะ

40 crystal structures from 16 kinases.

Ki(nM)

8

30

6

50

20

11

15

(Gatekeeper +2)

F

Y

F

Y

Y

Y

R

2 hydrogen

bonds

170 127

Adenine Residue Array Staurosporine Residue Array

Adenine Atom Array Staurosporine Atom Array

ประโยชนทไดรบ

37.5% 58% 50% 75%

จากการซอนทบเอนไซมดวยโปรแกรม SIMFONEE พบวาบางอะตอมมต าแหนงทอยซ าๆ ซงเปนต าแหนงทจ าเปนส าหรบ ATP และสารสตอโรสปอรนในการจดจ าแอคทฟไซต

และพบต าแหนงทมการเคลอนตวไปในทศทางเดยวกนเมอจบกบยา ท าใหเราทราบวาจะสามารถออกแบบยาใหมทมการจบกบโปรตนอยางจ าเพาะเจาะจงโดยมหมฟงกชนเพมออกไปในทางใดไดบาง โดยการค านวณวาทศทางใดทจะสงผลใหยาจบไดด เพอใหนกเคมท าการสงเคราะหตอไป