Предсказание аффинности и спектра действия лигандов ядерных рецепторов стероидных гормонов методами компьютерного моделирования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.01.09, кандидат наук Федюшкина, Ирина Викторовна

• Федюшкина, Ирина Викторовна
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Федюшкина, Ирина Викторовна

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Ядерные рецепторы стероидных гормонов

1.2. Общая структура ЯР - доменная организация

1.3. Лигандсвязывающий домен

1.4. Представители класса

1.4.1. Рецептор прогестерона

1.4.1.1. Механизм действия

1.4.1.2. Лиганды РП

1.4.2. Рецепторы эстрогенов

1.4.2.1. Лиганды РЭ

1.4.3. Рецептор андрогенов

1.4.3.1. Лиганды РА

1.4.4. Рецептор глюкокортикоидов

1.4.4.1. Лиганды РГ

1.4.5. Рецептор минералокортикоидов

1.4.5.1. Лиганды РМ

1.5. Методы компьютерного моделирования

1.5.1. Метод ЗБ-С^АЯ

1.5.2. Метод докинга

1.5.3. Метод молекулярной динамики

1.5.4. Метод нейронных сетей

1.5.5. Методы классификации

1.5.5.1. Метод SIMCA

1.5.6. Метод PASS

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Объекты

2.1.1. Выборки для предсказания аффинности стероидных лигандов к ядерным рецепторам стероидных гормонов

2.1.1.1. Лиганды рецептора прогестерона

2.1.1.2. Лиганды рецептора эстрогенов

2.1.1.3. Лиганды рецептора андрогенов

2.1.1.4. Лиганды рецептора глюкокортикоидов

2.1.1.5. Лиганды рецептора минералокортикоидов

2.1.1.6. Кристаллические структуры лигандсвязывающего домена ЯРСГ

2.1.2. Выборки для предсказания спектра действия стероидных лигандов к ядерным рецепторам стероидных гормонов

2.2. Методы

2.2.1. Методы построения моделей предсказания аффинности

2.2.2. Методы предсказания типа действия

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

3.1. Создание моделей предсказания аффинности

3.1.1. ЗБ-С^АК модели предсказания аффинности РП к стероидным лигандам

3.1.2. Моделирование комплексов лиганд/ЛСД рецептора РП и линейно регрессионный анализ

3.1.3. Предсказание аффинности лигандов к РП с использованием искусственных нейронных сетей

3.1.4. Предсказание аффинности прегна-Б'б-пентаранов к РП на независимой тестовой выборке

3.1.5. Построение ЗО-С^АЯ моделей предсказания аффинности РЭ, РГ, РМ и РА к стероидным лигандам

3.1.6. Линейные модели предсказания аффинности РЭ, РГ, РМ и РА к стероидным лигандам

3.1.7. Предсказание аффиности стероидных лигандов для ядерных рецепторов стероидных гормонов с использованием искусственных нейронных сетей

3.2. Построение моделей предсказания типа действия

3.3. Программная реализация

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

3D-QSAR трехмерный QSAR (three-dimensional QSAR) CoMFA метод сравнительного анализа молекулярных полей (Comparative Molecular Field Analysis)

CoMSIA

GB

Hsp

LBDD

LDA

метод сравнительного анализа индексов молекулярного подобия (comparative molecular similarity indices analysis) обобщенный метод Борна (Generalized Born) белок теплового шока (Heat shock proteins) конструирование лекарств на основе структур лигандов (Ligand-Based Drug Design) линейный дискриминантный анализ (Linear Discriminant Analysis)

MM-GBSA покомпонентный метод расчета изменения свободной энергии на основе симуляции молекулярной динамики по обобщенной модели Борна (Molecular Mechanic/ Generalized Born Surface Area)

MM-PBSA покомпонентный метод расчета изменения свободной энергии на основе симуляции молекулярной динамики по модели Пуассона-Больцмана (Molecular Mechanic/ Poisson-Boltzmann Surface Area)

NRs ядерные рецепторы (nuclear receptors)

PB метод Пуассона-Больцмана (Poisson-Boltzmann)

QSAR количественная взаимосвязь структура-активность (Quantitative

structure-activity relationship)

RBA Относительная связывающая аффинность (relative binding

affinity) - аналог величины ОКА RP рекурсивное разделение (recursive partitioning)

SAR взаимосвязь структура-активность (structure-activity

relationship)

SBDD конструирование лекарств на основе структуры мишени

(Structure-Based Drug Design) SIMCA метод формального независимого моделирования аналогий

классов (Soft independent modeling of class analogy) THC стероидный лиганд РЭ (5,ll-cis-diethyl-5,6,ll,12-tetra-

hydrochrysene-2,8-diol) АД автономный трансактивационный домен

АФ активационная функция

БТШ белки теплового шока

ДСД ДНК-связывающий домен

ДТ дигидротестостерон

ЖКТ желудочно-кишечный тракт

ИНС искусственные нейронные сети

ЛСД лигандсвязывающий домен

ЛСК лигандсвязывающий карман

ОКА относительная конкурентная активность

РА рецептор андрогенов

РГ рецептор глюкокортикоидов

РМ рецептор минералокортикоидов

РП рецептор прогестерона

РСА рентгеноструктурный анализ

РЭа иРЭр рецепторы эстрогенов а и (3

СМРЭ селективные модуляторы рецепторов эстрогена

Т тестостерон

ЦНС центральная нервная система

ЯР ядерные рецепторы

ЯРСГ ядерные рецепторы стероидных гормонов

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Предсказание аффинности и спектра действия лигандов ядерных рецепторов стероидных гормонов методами компьютерного моделирования»

ВВЕДЕНИЕ

Поиск лекарственных препаратов с целенаправленным эффектом является одной из востребованных задач медицинской химии, с которой встречаются исследователи всего мира. Особое внимание в современной медицине уделяется специфичности действия лекарственных препаратов с целью уменьшения вредного влияния на человеческий организм и достижение максимального лечебного результата. На ранних стадиях исследований наиболее эффективным, быстрым и недорогим подходом в направленном поиске лекарственных соединений с заданными свойствами является применение различных компьютерных технологий: био- и хемо-информатики, молекулярного моделирования, SAR и QSAR подходов и математической статистики. Компьютерные (виртуальные) эксперименты не могут отменить реальные, но позволяют существенно сократить количество экспериментов, сроки работы, проверить различные идеи, а также подсказать новые направления для развития исследования.

В современной медицине стероидные гормоны являются одной из широко применяемых групп химических соединений. Они представляют собой основной класс регуляторов физиологических процессов у животных и человека и синтезируются из холестерина в коре надпочечников (глюкокортикоиды, минералокортикоиды и андрогены), в семенниках (андрогены, эстроген), в яичниках и плаценте (эстрогены и прогестины). Это липофильные молекулы, которые легко проникают через плазматическую мембрану внутрь клетки-мишени. Биологический эффект стероидных гормонов опосредован их связыванием со специфическими внутриклеточными (ядерными) рецепторами, которые представляют собой ДНК-связывающие транскрипционные факторы, имеют

общую доменную организацию, единый механизм действия и, в отсутствие лиганда, находятся в виде комплексов с белками теплового шока (БТШ), главным образом, Нзр90. Связывание рецептора со своим гормоном вызывает конформационные изменения, благодаря которым происходит высвобождение Нзр90 от рецептора, после чего комплекс рецептор-гормон связывается со специфическими участками ДНК и регулирует транскрипцию генов-мишеней [1, 2]. Лиганды ядерных рецепторов стероидных гормонов можно условно разделить на 3 группы в зависимости от способности вызывать биологический эффект: агонисты, частичные агонисты, антагонисты. Связывание рецептора с агонистами или с антагонистами приводит к различным конформационным изменениям рецепторов, что оказывает влияние на взаимодействие с корегуляторами и приводит к изменению транскрипции генов.

Природные гормоны воздействуют на большинство клеток организма. Глюкокортикоиды оказывают влияние на все виды обмена и играют важную роль при адаптации к стрессам, минералокортикоиды регулируют водно-солевой обмен, женские половые гормоны участвуют в процессах полового созревания, репродукции и поддержании беременности, мужские половые гормоны влияют не только на функции размножения и полового созревания, но также обладают анаболическим действием. Синтетические аналоги гормонов этих классов нашли широкое применение в клинической практике. Аналоги глюкокортикоидов используются как противовоспалительные, противоаллергические препараты, они также эффективны при лечении бронхиальной астмы. Антагонисты рецептора минералокортикоидов используют как диуретические средства для лечения застойной сердечной недостаточности и тяжелых форм гипертонии. Препараты

эстрогенов и прогестннов широко применяют в контрацепции, при заместительной гормональной терапии в постменопаузе, а также для лечения гормонозависимых опухолей [2, 3].

Некоторые биологические эффекты стероидных препаратов проявляются благодаря тому факту, что они могут перекрёстно взаимодействовать с другими рецепторами своей группы [4]. Это обусловливает их мультифункциональность в организме, которая приводит к возникновению побочных реакций при проведении лекарственной терапии [5]. Предсказание спектра действия лекарственных препаратов помогает снизить побочные эффекты и даёт возможность применять их для комплексного воздействия.

Таким образом, при создании лекарственного прототипа возникает проблема селективности лиганда, когда необходимо заранее определить аффинность и спектр возможных взаимодействий конкретного вещества. При этом конечный результат действия любого лиганда зависит не только от его сродства к рецептору, но и от того, какие конкретно изменения будут инициированы далее. В случае ядерных рецепторов это означает, что любой лиганд может оказаться как агонистом природного гормона, так и антагонистом. При поиске новых лекарственных препаратов селективность лиганда и тип его действия должны быть подтверждены экспериментально. Однако предсказания аффинности и последующего эффекта методами компьютерного моделирования могут существенно упростить процедуру планирования эксперимента и обосновать выбор кандидата.

Цель и задачи исследования

Целью данной работы является создание системы предсказания аффинности стероидных лигандов к подгруппе ядерных рецепторов стероидных гормонов с последующим прогнозом типа их действия (агонист/антагонист/неактивное соединение).

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Сформировать рабочие выборки, содержащие данные о структурах стероидных соединений, экспериментальных оценках аффинности к 5-ти ядерным рецепторам стероидных гормонов и типе действия.

2. Разработать модели предсказания оценки аффинности стероидных лигандов к ядерным рецепторам стероидных гормонов.

3. Разработать классификационные модели для предсказания спектра действия стероидных лигандов ядерных рецепторов стероидных гормонов.

4. Провести валидацию созданных моделей на тестовых выборках.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Ядерные рецепторы стероидных гормонов

Рецепторы стероидных гормонов представляют собой класс белков, которые входят в состав суперсемейства ядерных рецепторов. Эти протеины относятся к факторам транскрипции и обеспечивают функционирование многоклеточного организма на всех уровнях. Они участвуют в процессах эмбрионального развития, роста и дифференцировки клеток, регулируют апоптоз и обмен веществ. В отличие от других факторов транскрипции, активность ядерных рецепторов проявляется только после связывания с соответствующими лигандами - небольшими липофильными молекулами, которые легко проникают через биологические мембраны в кровь, а затем внутрь клетки-мишени [6].

Гены всех ядерных рецепторов имеют общую филогению, что легло в основу их классификации по типу ЫЯхуг, где х означает подсемейство, у - группу, а ъ-ген [7]. Таким образом, суперсемейство ядерных рецепторов было разбито на шесть подсемейств и 26 групп; при этом рецепторы, которые содержат только один домен ДНК-связывающий (ДСД) или лигандсвязывающий (ЛСД), объединены, независимо от происхождения, в отдельное подсемейство N110 [8]. Ядерные рецепторы стероидных гормонов (ЯРСГ) объединены в подсемейство N113, при этом рецепторы эстрогенов аир (РЭа и РЭР) относятся к группе ЗА, а рецепторы глюкокортикоидов (РГ), минералокортикоидов (РМ), прогестерона (РП) и андрогенов (РА) относятся к группе ЗС.

Их природные лиганды - это стероидные гормоны, физиологически активные вещества, которые синтезируются в организме позвоночных из общего предшественника - холестерина. По химическому строению и биологическому

действию их можно разделить на С2\-стероиды, обладающие скелетом прегнана (прогестины и кортикоиды), С|9-стероиды со скелетом андростана (андрогены) и С^-стероиды со скелетом эстрана (эстрогены). На рисунке 1 показаны представители этих классов.

Кортнзоп (РГ) Эстрадиоп (РЭ)

Тестостерон (РА) Прогестерон (РП) Альдостерон (РМ)

Рисунок 1. Природные лиганды рецепторов стероидных гормонов.

В отсутствие лиганда, все эти рецепторы находятся в цитоплазме в связанном виде с молекулами шаперонов, которые поддерживают рецепторы в конформации, позволяющей связывать лиганд, но не ДНК. После связывания с гормоном происходит конформационное изменение белка-рецептора, приводящее к освобождению от шаренов, образованию димерного комплекса и связыванию с ДНК. [5]

1.2. Общая структура ЯР - доменная организация

Ядерные гормональные рецепторы имеют общую структурную организацию и состоят из нескольких доменов. Общая структура всех представителей подсемейства N113 представлена на рисунке 2.

Область специфических изо форм

ДНК-свяэывающий домен

Лиганд-связывающий домен

1 II II- 1

N — АД^— АД Г ДСД ^^^^ лсд 1АФ-2>

А/В С й Е

1 _1 1-1 1 II 1

АФ-1: конституционно активная область трансактивации

АД: автономный трансактивационный домен

Димеризация

Димеризация

I

Взаимодействие домена с корепрессорами и коактиваторами

Рисунок 2. Схематическое изображение доменной структуры ЯРСГ.

Ы-концевая область (А/В домен) может сильно отличаться как по длине, так

и по последовательности аминокислот (от 50 до более 500) у различных рецепторов. За счет модификаций именно этого домена возникают различные изоформы рецепторов. А/В домен содержит, по крайней мере, одну активационную функцию-1 (АФ-1) и несколько автономных трансактивационных доменов (АД), которые осуществляют стимуляцию транскрипции с участием других белков. АФ-1 действует совместно с лигандзависимой активационной функцией-2 (АФ-2), локализованной на С-конце молекулы и обеспечивает специфическую активность рецептора в зависимости от клеточного контекста. Ядерные рецепторы стероидных гормонов имеют значительное сходство по аминокислотным последовательностям в двух высоко консервативных доменах - ДНК-связывающем - С домен (ДСД) и лигандсвязывающем - Е домен (ЛСД). Для ДНК-связывающих доменов процент идентичности внутри одной и той же группы обычно составляет 80-90%, а для лигандсвязывающих доменов - примерно 40-60% [9]. Как следует из названия, эти домены отвечают за связывание специфических последовательностей ДНК и

различных лигандов соответственно. ДНК-связывающий домен наиболее консервативен. Он узнает участки ДНК, называемые гормончувствительными элементами и находится в 1Ч-концевой части белка. Трехмерные структуры ДНК-связывающего домена были определены методом рентгеноструктурного анализа (РСА) для многих ядерных рецепторов. Полученные данные показали, что этот домен состоит из двух характерных мотивов - «цинковых пальцев», в состав каждого из которых входит четыре аминокислотных остатка цистеина, образующих координационные связи с ионом цинка [10]. Аминокислотные остатки первого «цинкового пальца» непосредственно узнают гормончувствительные элементы ДНК, а второй «цинковый палец» участвует в димеризации рецепторов. При димеризации рецепторов стероидных гормонов образуются гомодимеры. Между ДНК-связывающим и лигандсвязывающим доменом находится вариабельный по размеру и аминокислотной последовательности - Б домен. Б домен представляет собой гибкий шарнир между С и Е доменами, что позволяет взаимодействовать димерам рецептора с гормончувствительными элементами на ДНК. О домен участвует в связывании с корепрессорами и может содержать сигнал ядерный локализации. Некоторые ЯРСГ могут содержать дополнительный домен на С-конце - Ж домен, его последовательность чрезвычайно изменчива и предполагают, что этот домен может отвечать за связывание с корепрессорами [11]. Все домены функционально тесно связаны между собой и, после связывания с лигандом, отдаленные домены способны взаимодействовать с ДНК и другими молекулами за счет конформационной пластичности рецепторов.

1.3. Лигандсвязывающий домен

Трехмерная структура ЛСД ядерного рецептора была впервые определена методом РСА в 1995 г. для ядерного рецептора X - а ретиноидов, и она считается канонической для всех ядерных рецепторов [12].

Лигандсвязывающий домен - Е домен умеренно консервативен, находится в С-концевой части белка, состоит из 12-13 а-спиралей, которые создают гидрофобный карман для связывания с лигандами. Е домен содержит общий для всех ядерных рецепторов мотив в области четвертой спирали и высококонсервативную последовательность - активационную функцию 2 в области двенадцатой спирали, которая обеспечивает взаимодействие рецептора с коактиваторами в присутствии лиганда. Помимо связывания лиганда, ЛСД участвует также в димеризации рецепторов, содержит сигнал ядерной локализации, взаимодействует с БТШ и коактиваторами. Изменение конформации этого домена определяет механизм действия ЯРСГ [13].

Общий механизм действия ядерных рецепторов стероидных гормонов будет рассмотрен далее на примере рецептора прогестерона.

1.4. Представители класса

1.4.1. Рецептор прогестерона

Рецептор прогестерона состоит из 934 аминокислотных остатков и кодируется геном, расположенным на 1Ц22 хромосоме. РП имеет такое же строение, как и представители всего класса рецепторов стероидных гормонов. Впервые данные о рентгеноструктурном анализе комплекса прогестерона с лиганд-связывающим доменом рецептора были опубликованы в 1998 году [14]. Было

показано, что в комплексе с лигандом ЛСД РП содержит 10 а-спиралей уложенных в характерный «спиральный сэндвич», но не содержат спираль 2, а спирали 10 и 11 являются смежными. В комплексе гормон контактирует с аминокислотами спиралей 3, 5, 7 и 12 рецептора. Хотя доля идентичности аминокислотных последовательностей ЛСД РП с другими стероидными рецепторами составляет около 15%, принципиальные особенности укладки ЛСД рецепторов, описанной выше, сохраняются у всех рецепторов этого семейства. Относительные размеры ЯРСГ и процент гомологии по аминокислотам относительно РП показаны на рисунке 3.

А/В с О Е ,

1 100 100

1 11 I 1

91 64

1 1 1 Г 1

91 63

1 □ I

82 66

1 I J I I

56 35

1 1 1 1

Рецепторы

934 Рецептор прогестагенов

777 Рецептор глюкокортикоидов 984 Рецептор минералокортикоидов

918 Рецептор андрогенов

505 Рецептор эстрогенов

Рисунок 3. Относительные размеры ядерных рецепторов стероидных гормонов (числа над полосками показывают процент гомологии по аминокислотам ДСД и ЛСД).

ЛСД РП состоит из 253 аминокислот; 18 из них непосредственно

контактируют с прогестероном. В месте связывания рецептора с лигандом имеется

два типа контактов: водородные связи, гидрофобные и Ван-дер-ваальсовы

контакты вдоль всей стероидной молекулы. По данным РСА было показано, что на

концах ЛСД находятся аминокислоты глутамин 725 и аргинин 766, которые

окружают кольцо А природного лиганда прогестерона. Аминогруппа глутамина

725 образует водородную связь с 3-кетогруппой прогестерона, а аргинин 766

образует водородные связи с природным лигандом через молекулы воды. Фенилаланин 778 фиксирован Ван-дер-ваальсовыми контактами с кольцом А прогестерона, а 20-ая карбонильная группа стероида не образует водородные связи с расположенными в ее близи аминокислотными остатками ЛСД. Все стероидные гормоны имеют 3-кетогруппу, за исключением эстрадиола, который имеет в этом месте гидроксильную группу. Аминокислота глутамин 725 сохраняется во всех стероидных рецепторах, кроме РЭ, где глутамин 725 заменен на глутаминовую кислоту, которая является акцептором водородной связи с 3-гидроксилом эстрадиола и его аналогами [14].

1.4.1.1. Механизм действия

Как предполагается, важная роль в активации рецептора прогестерона при связывании с лигандом принадлежит спирали 12. В отсутствие лиганда (в апо-форме рецептора) или при связывании с лигандом-антагонистом [15], спираль отклонена в сторону и внешняя поверхность рецептора, соответствующая АФ-2 рецептора, имеет максимальное сродство к белкам-корепрессорам. Корепрессоры связываются с рецептором и, таким образом, препятствуют процессу инициации транскрипции. Описанную конформацию рецептора принято называть неактивной [12, 14].

После связывания лиганда, спираль 12 меняет свое положение и закрывает вход в лигандсвязывающий карман. При этом открывается участок связывания с белками-коактиваторами. После связывания комплекс рецептора с коактиваторами инициирует транскрипцию соответствующих генов-мишеней [16].

При связывании лигандов со свойствами агонист/антагонист спираль 12 находится в промежуточном положении, что позволяет рецептору связываться и с белками-корепрессорами и с белками-коактиваторами [16, 17].

Структура ЛСД в апо-форме, холо-форме (с лигандом-агонистом) и с помещенным в лигандсвязывающий карман (ЛСК) лигандом-антагонистом показана на рисунке 4.

Рентгеноструктурные исследования РП со стероидными лигандами азосприснилом (частичный антагонист), мифепристоном (антагонист) и левоноргестрелом (агонист), а также с нестероидными селективными модуляторами РП показали важную роль метионина 909, находящегося на спирали 12 в механизме агонизм/антагонизма [18, 19].

Следует отметить, что у РП существует две изоформы РП-А и РП-Б, которые являются результатом экспрессии одного гена. [20]. РП-А является репрессором транскрипционной активности, а РП-Б действует как транскрипционный активатор генов и конечный эффект препарата на клетку зависит от соотношения изоформ РП в ней. ЛСД этих рецепторов идентичен. Изоформа РП-А короче РП-Б на начальные 164 аминокислотных остатка. В силу того, что изоформа РП-Б длиннее на 14-конце, она имеет уникальный АФ-3 домен, который может способствовать ее дифференциальным трансктивационным свойствам по сравнению с РП-А [21].

А) Апо-ЛСД Б) Холо-ЛСД В) ЛСД с антагонистом

Рисунок 4. Схематическое изображение трех различных конформаций ЛСД рецептора прогестерона [13]. Н1-Н12 - а-спирали, входящие в состав ЛСД. Регионы, участвующие в димеризации окрашены в зеленый цвет. Регионы связывания с корегуляторами окрашены в оранжевый цвет. Спираль 12 окрашена в красный цвет. Другие структурные элементы окрашены в серый цвет. ЛСК - лигандсвязывающий карман.

Исследования на мышах с селективным удалением изоформ РЯ показали, что форма РП-А необходима для овуляции и подготовки матки к беременности, а форма РП-Б является необходимой для нормального развития молочных желез и их функции [22].

Недавние исследования также подтвердили существование функциональной третьей изоформы РП - РП-С, в которой отсутствует АФ-2 и АФ-3 и которая, предположительно, участвует в процессах начала родовой деятельности [23].

1.4.1.2. Лиганды РП

Природным лигандом РП является прогестерон. А.Ф.И. Бутенандт в 1935 году впервые разработал метод синтеза прогестерона и в 1939 году получил Нобелевскую премию по химии «за работы по половым гормонам» [24]. Физиологический эффект прогестерона обусловлен его влиянием на эндометрий. При овуляции он стимулирует секрецию слизи, богатой гликогеном, железами эндометрия, подготавливая слизистую матки к имплантации яйцеклетки. Во время беременности прогестерон секретируется желтым телом и плацентой под действием хорионического гонадотропина для предотвращения отторжения эндометрия. Еще одной особенностью его действия является снижение чувствительности миометрия к окситоцину, тем самым обеспечивая покой матки и поддержание беременности. Этот гормон отвечает также за развитие молочных желез. Он является предшественником эстрогенов, андрогенов и кортикостероидов, синтезируется яичниками, семенниками и корой надпочечников из холестерина [25].

Натуральный прогестерон используется в медицинской практике перорально, в микронизированной форме и парентерально в виде гелей, мазей и инъекций. Физиологическая активность прогестерона не ограничивается его влиянием на репродуктивную функцию женщины, она включает также метаболический и специфический контроль в ЦНС, ЖКТ, костной и иммунной систем человека. Вездесущность прогестероновой регуляции подтверждается наличием его рецепторов практически во всех тканях и органах млекопитающих. Прогестерон быстро абсорбируется при любом пути введения, быстро метаболизируется в печени и по этой причине не дает заметного эффекта при

приеме перорально. Кроме своего рецептора, прогестерон может связываться с РМ, являясь для этого рецептора антагонистом [2]. Известно, что прогестерон также обладает слабым антиэстрогенным, антиандрогенным и глюкокортикоидным действием [26].

Кроме прогестерона, существуют различные классы синтетических прогестинов (аналогов прогестерона), гормональных препаратов, которые впервые были получены 50 лет назад. Они широко используются в контрацепции, гормональной заместительной и противоопухолевой терапии и лечении различных гинекологических заболеваний.

К ним относятся:

• Структурно сходные прогестерону: медроксипрогестерона ацетат, мегестрола ацетат, ципротерона ацетат, хлормадинона ацетат, медрогестон, дидрогестерон, демегестон, промегестон, номегестрола ацетат;

• Структурно сходные тестостерону: норэтиндрон-примолют-нор, норэтинодрел, линестенол, норэтиндрона ацетат, этинодиола диацетат,левоноргестрел, дезогестрел, гестоден, норгестимат, диеногест.

• и производные спиронолактона (дроспиренон).

Они функционально схожи с прогестероном, но обладают более длительным и избирательным биологическим действием. Некоторые синтетические прогестины являются пролекарствами, которые становятся активными в результате их метаболизма, например, промегестон, преобразуется в тримегетон, дезогестрел - в кето-дезогестрел, норгестимат - в норгетрел [27].

К настоящему времени сотрудниками лаборатории химии стероидных соединений Института органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН был получен новый класс селективных модуляторов РП - прегна-О'-пентараны, производные прогестерона, сочлененные в 16а,17а-положениях с трех - шестичленными карбоциклами. Их базовая структура изображена в таблице 1 (глава 2, раздел 2.1.1.1.)- Они обладают прогестагенной, контрацептивной и противоопухолевыми активностями in vivo и in vitro [28-30]. Предполагается, что при их связывании с РП дополнительные циклы D' размещаются внутри полости лигандсвязывающего домена, примыкающей к a-области кольца D прогестерона, что способствует увеличению лиганд-белковых контактов и росту энергии связывания. Среди прегна-О'-пентаранов найдены и прогестины и антипрогестины. Особенностью этих соединений является их высокая аффинность и селективность к рецептору прогестерона, что снижает вероятность побочных действий по сравнению с другими классами прогестинов, которые обладают также сродством к другим рецепторам стероидных гормонов. Одно из этих соединений предложено в качестве лекарственного препарата для лечения гормональных дисфункций в организме женщины [31-34].

Антипрогестины (антагонисты прогестерона) - синтетические стероиды, которые блокируют рецептор прогестерона, что сопровождается усиленным сокращением матки и в результате приводит к прерыванию беременности.

К известным стероидным антипрогестинам относится такой препарат, как мифепристон, который впервые был синтезирован в 1980-х годах, его аналог онапристон и ряд других близких по структуре лигандов. Мифепристон используется в клинической практике для прерывания беременности на ранних

сроках [35]. Показано, что он способен связываться также и с рецепторами глюкокортикоидов. Есть данные, что его применение эффективно для лечения миомы матки, эндометриоза, рака молочной железы и синдроме Кушинга [2].

Также существуют ряды нестероидных лигандов рецептора прогестерона [36], которые воспроизводят действие мифепристона, но в данной работе они не рассматриваются.

1.4.2. Рецепторы эстрогенов

В настоящее время широко известны два типа ядерных рецепторов эстрогенов (РЭ): РЭа и РЭр. Эстрогеновый рецептор а был впервые клонирован в 1986 г., а эстрогеновый рецептор р — лишь в 1996 г. [37]. Ген РЭа находится в длинном плече хромосомы 6 (локус q24—27), тогда как ген РЭр расположен в л оку се ц21—22 хромосомы 14. На сегодняшний день изучено 6 изоформ РЭр и предполагается существование РЭу [38].

Различие между двумя изоформами РЭ состоит в регуляции клеточной пролиферации, где РЭа наиболее часто проявляет пролиферативное действие, тогда как РЭр — антипролиферативное. Однако РЭР также обладает многими другими функциями, например, в центральной нервной системе, иммунной системе и скелетных мышцах [39]. РЭр высокогомологичен а-рецептору в ДНК-связывающем домене (гомологичность равна 96%), однако лишь 30% сходства обнаруживается для А/В и О доменов. Уровень гомологичное™ в аминокислотной последовательности в лигандсвязывающем домене составляет 53%, в результате чего некоторые лиганды связываются с данными типами рецепторов с разной эффективностью [40].

Первая кристаллическая структура комплекса ЛСД рецептора эстрогена альфа с эстрадиолом была сделана в 1998 году [41], Она была первой из семейства ядерных рецепторов стероидных гормонов. Предположительный механизм антагонизма впервые был рассмотрен на структуре комплекса РЭа с его синтетическим нестероидным антагонистом - ралоксифеном [42] и было показано, что при связывании с антагонистом происходит изменение положения а-спирали 12. Антагонист оказался слишком большим, чтобы разместиться в закрытом кармане рецептора и спираль 12 отклонялась в альтернативную для нее позицию - в борозду, находящуюся на поверхности АФ-2. Схожую картину наблюдали в структуре РЭа в комплексе с его нестероидным антагонистом тамоксифеном [43].

Однако дальнейшие исследования показали, что подобный механизм характерен не для всех антагонистов РЭ. Например, стероидный лиганд ТНС действует как агонист на РЭа и как антагонист на РЭ(3 [44]. Были определены кристаллические структуры обоих комплексов и установлен механизм «пассивного антагонизма» ТНС, отличный от «активного антагонизма». «Пассивный» антагонист обладает структурой с громоздкими боковыми цепями и образует связи с аминокислотными остатками лейцин 384 и метионин 421 на РЭа, метионин 336 и изолейцин 373 на РЭр. При сравнении структур РЭа и РЭ|3 были отмечены небольшие различия в положении лиганда и многочисленные различия в конформации спирали 12. В структуре РЭа спираль 12 располагалась так, чтобы АФ-2 была доступна для связывания с коактиватором, тогда как в структуре РЭр в комплексе с этим же лигандом спираль 12 находилась в альтернативном месте, как в апо-форме рецептора [45]. Таким образом было сделано предположение о том, что при «пассивном антагонизме» белок не меняет свою конформацию. Эта

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Федюшкина, Ирина Викторовна, 2013 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Beato М., Klug J. Steroid hormone receptors: an update. // Hum. Reprod. Update. 2000. V. 6. P. 225-236.

2. Бертрам Г.К. Базисная и клиническая фармакология. Санкт-Петербург: Диалект, 2008. 784 с.

3. Марри Р., Греннер Д., Мейес П., Родуэлл В. Биохимия человека. М.: Мир, 1993.384 с.

4. Wilkinson J.M., Hayes S., Thompson D., Whitney P., Bi K. Compound profiling using a panel of steroid hormone receptor cell-based assays. // J. Biomol. Screen. 2008. V. 13. P. 755-765.

5. Bagamasbad P., Denver R.J. Mechanisms and significance of nuclear receptor auto- and cross-regulation. // Gen. Сотр. Endocrinol. 2011. V. 170. P. 3-17.

6. Novae N., Heinzel T. Nuclear receptors: overview and classification. // Curr. Drug. Targets Inflamm. Allergy. 2004. V. 3. P. 335-346.

7. A unified nomenclature system for the nuclear receptor superfamily. // Cell. 1999. V. 97. P. 161-163.

8. Laudet V. Evolution of the nuclear receptor superfamily: early diversification from an ancestral orphan receptor. // J. Mol. Endocrinol. 1997. V. 19. P. 207-226.

9. Renaud J.P., Moras D. Structural studies on nuclear receptors. // Cell. Mol. Life Sci. 2000. V. 57. P. 1748-1769.

10. Knegtel R.M., Katahira M., Schilthuis J.G., Bonvin A.M., Boelens R., Eib D., van der Saag P.T., Kaptein R. The solution structure of the human retinoic acid receptor-beta DNA-binding domain. // J. Biomol. NMR. 1993. V. 3. P. 1-17.

11. Смирнов А. Молекулярная биология прогестерона. // Рос. хим. ж. 2005. V. 49. Р. 64-74.

12. Wurtz J.-M., Bourguet W., Renaud J.-P., Vivat V., Chambon P., Moras D., Gronemeyer H. A canonical structure for the ligand-binding domain of nuclear receptors. //Nat. Struct. Mol. Biol. 1996. V. 3. P. 87-94.

13. Bourguet W., Germain P., Gronemeyer H. Nuclear receptor ligand-binding domains: three-dimensional structures, molecular interactions and pharmacological implications. // Trends Pharmacol. Sci. 2000. V. 21. P. 381-388.

14. Williams S.P., Sigler P.B. Atomic structure of progesterone complexed with its receptor. //Nature. 1998. V. 393. P. 392-396.

15. Lusher S.J., Raaijmakers H.C., Vu-Pham D., Kazemier B., Bosch R., McGuire R., Azevedo R., Hamersma H., Dechering K., Oubrie A., van Duin M., de Vlieg J. X-ray structures of progesterone receptor ligand binding domain in its agonist state reveal differing mechanisms for mixed profiles of 11 beta-substituted steroids. // J. Biol. Chem. 2012. V. 287. P. 20333-20343.

16. Spitz I.M. Progesterone antagonists and progesterone receptor modulators: an overview. // Steroids. 2003. V. 68. P. 981-993.

17. Liu Z., Auboeuf D., Wong J., Chen J.D., Tsai S.Y., Tsai M.-J., O'Malley B.W. Coactivator/corepressor ratios modulate PR-mediated transcription by the selective receptor modulator RU486. // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002. V. 99. P. 7940-7944.

18. Lusher S.J., Raaijmakers H.C., Vu-Pham D., Dechering K., Lam T.W., Brown A.R., Hamilton N.M., Nimz O., Bosch R., McGuire R., Oubrie A., de Vlieg J. Structural basis for agonism and antagonism for a set of chemically related progesterone receptor modulators. // J. Biol. Chem. 2011. V. 286. P. 35079-35086.

19. Petit-Topin I., Turque N., Fagart J., Fay M., Ulmann A., Gainer E., Rafestin-Oblin M.E. Met909 plays a key role in the activation of the progesterone receptor and also in the high potency of 13-ethyl progestins. // Mol. Pharmacol. 2009. V. 75. P. 1317-1324.

20. Kraus W., Montano M.M., Katzenellenbogen B.S. Cloning of the rat progesterone receptor gene 5'-region and identification of two functionally distinct promoters. // Mol. Endocrinol. 1993. V. 7. P. 1603-1616.

21. Tung L., Abdel-Hafiz H., Shen T., Harvell D.M., Nitao L.K., Richer J.K., Sartorius C.A., Takimoto G.S., Horwitz K.B. Progesterone receptors (PR)-B and -A regulate transcription by different mechanisms: AF-3 exerts regulatory control over coactivator binding to PR-B. // Mol. Endocrinol. 2006. V. 20. P. 2656-2670.

22. Mulac-Jericevic B., Conneely O.M. Reproductive tissue-selective actions of progesterone receptors. // Ernst Schering Res. Found. Workshop. 2005. P. 19-37.

23. Condon J.C., Hardy D.B., Kovaric K., Mendelson C.R. Up-regulation of the progesterone receptor (PR)-C isoform in laboring myometrium by activation of

nuclear factor-kappaB may contribute to the onset of labor through inhibition of PR function. // Mol. Endocrinol. 2006. V. 20. P. 764-775.

24. Miiller-Hill B. Selective perception: The letters of Adolf Butenandt Nobel prize winner and president of the max-planck-society. // Compr. Biochem. 2003. V. 42. P. 548-579.

25. Розен В. Основы эндокринологии. // М.: Изд-во МГУ. 1994. V. 384. Р. 14.

26. Kuhl Н. Pharmacology of estrogens and progestogens: influence of different routes of administration. // Climacteric. 2005. V. 8 Suppl 1. P. 3-63.

27. Schindler A.E., Campagnoli C., Druckmann R., Huber J., Pasqualini J.R., Schweppe K.W., Thijssen J.H. Classification and pharmacology of progestins. // Maturitas. 2008. V. 61. P. 171-180.

28. Камерницкий A.B., Левина И.С. Прегна-О'-пентараны - прогестины и антипрогестины. 2. Пути и механизмы осуществления стероидными гормонами отдельных биологических функций. // Биоорг. хим. 2005. № 31. С. 227-238.

29. Камерницкий А.В., Левина И.С. Прегна-Э'-пентараны - прогестины и антипрогестины. 1. Разделение биологических функций стероидных гормонов//Биоорг. хим. 2005. №31. С. 115-129.

30. Левина И.С., Куликова Л.Е., Шулишов Е.В., Томилов Ю.В., Смирнов А.Н. Синтез, структура и биологические свойства замещенных [16а,17а]-цикло-пропапрегн-4-ен-3,20-дионов. // Изв.Ак.наук. Сер. хим. 2013. № 6. С. 14491453.

31. Способ получения ацетата 16а, 17а-цикл огекс-3',4'-енопрегн-5-ен-3(3-ол-20-она: пат. 2480476 Рос. Федерация: МПК C07J 53/00 / Заварзин И.В., Левина И.С.; заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью "Изварино Фарма". -№ 2011151301/04; заявл. 15.12.2011; опубл. 27.04.2013, Бюл. № 12. - 5 с.

32. Способ получения ацетата 16а,17а-циклогексано-5а,6а-эпоксипрегн-Зр-ол-20-она: пат. 2480477 Рос. Федерация: МПК C07J 53/00 / Заварзин И.В., Левина И.С.; заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью "Изварино Фарма". - № 2011153527/04; заявл. 28.12.2011; опубл. 27.04.2013, Бюл. № 12. - 6 с.

33. Корхов В.В., Никитина Г.В., Камерницкий А.В., Левина И.С., Куликова JI.E. Контрацептивная активность и механизм действия композиций 6-метилзамещенных D'6-пентаранов и местранола. // Фарм. токе. 1981. № 1. С. 95-98.

34. Корхов В.В., Никитина Г.В., Левина И.С., Камерницкий А.В., Никитин А.И. Прогестагенная активность и механизм контрацептивного действия мецигепрона. // Арх. анат., гист. и эмбр. 1986. № 4. С. 70-72.

35. Липман А.Д., Левина И.С., Кочев Д.М. Использование мифепристона для медикаментозного прерывания беременности и других целей // Сиб. мед. журн. 2002. № 17. С. 46-62.

36. Jones D.G., Liang X., Stewart E.L., Noe R.A., Kallander L.S., Madauss K.P., Williams S.P., Thompson S.K., Gray D.W., Hoekstra W.J. Discovery of nonsteroidal mifepristone mimetics: pyrazoline-based PR antagonists. // Bioorg. Med. Chem. Lett. 2005. V. 15. P. 3203-3206.

37. Kuiper G.G., Enmark E., Pelto-Huikko M., Nilsson S., Gustafsson J.A. Cloning of a novel receptor expressed in rat prostate and ovary. // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1996. V. 93. P. 5925-5930.

38. Nilsson S., Gustafsson J.A. Estrogen receptor action. // Crit. Rev. Eukaryot. Gene Expr. 2002. V. 12. P. 237-257.

39. Gustafsson J.A. ERbeta scientific visions translate to clinical uses. // Climacteric. 2006. V. 9. P. 156-160.

40. Kuiper G.G., Carlsson В., Grandien K., Enmark E., Haggblad J., Nilsson S., Gustafsson J.A. Comparison of the ligand binding specificity and transcript tissue distribution of estrogen receptors alpha and beta. // Endocrinology. 1997. V. 138. P. 863-870.

41. Tanenbaum D.M., Wang Y., Williams S.P., Sigler P.B. Crystallographic comparison of the estrogen and progesterone receptor's ligand binding domains. // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1998. V. 95. P. 5998-6003.

42. Brzozowski A.M., Pike A.C., Dauter Z., Hubbard R.E., Bonn Т., Engstrom O., Ohman L., Greene G.L., Gustafsson J.A., Carlquist M. Molecular basis of agonism and antagonism in the oestrogen receptor. // Nature. 1997. V. 389. P. 753-758.

43. Shiau A.K., Barstad D., Loria P.M., Cheng L., Kushner P.J., Agard D.A., Greene G.L. The structural basis of estrogen receptor/coactivator recognition and the antagonism of this interaction by tamoxifen. // Cell. 1998. V. 95. P. 927-937.

44. Shiau A.K., Barstad D., Radek J.T., Meyers M.J., Nettles K.W., Katzenellenbogen B.S., Katzenellenbogen J.A., Agard D.A., Greene G.L. Structural characterization of a subtype-selective ligand reveals a novel mode of estrogen receptor antagonism. //Nat. Struct. Biol. 2002. V. 9. P. 359-364.

45. Pike A.C., Brzozowski A.M., Hubbard R.E., Bonn T., Thorsell A.G., Engstrom O., Ljunggren J., Gustafsson J.A., Carlquist M. Structure of the ligand-binding domain of oestrogen receptor beta in the presence of a partial agonist and a full antagonist. // EMBO J. 1999. V. 18. P. 4608-4618.

46. Peng J., Sengupta S., Jordan V.C. Potential of selective estrogen receptor modulators as treatments and preventives of breast cancer. // Anticancer Agents Med. Chem. 2009. V. 9. P. 481-499.

47. Rey J.R., Cervino E.V., Rentero M.L., Crespo E.C., Alvaro A.O., Casillas M. Raloxifene: mechanism of action, effects on bone tissue, and applicability in clinical traumatology practice. // Open Orthop. J. 2009. V. 3. P. 14-21.

48. Hiipakka R.A., Liao S. Molecular mechanism of androgen action. // Trends Endocrinol Metab. 1998. V. 9. P. 317-324.

49. Brinkmann A.O. Molecular basis of androgen insensitivity. // Mol. Cell. Endocrinol. 2001. V. 179. P. 105-109.

50. Lubahn D.B., Joseph D.R., Sar M., Tan J., Higgs H.N., Larson R.E., French F.S., Wilson E.M. The human androgen receptor: complementary deoxyribonucleic acid cloning, sequence analysis and gene expression in prostate. // Mol. Endocrinol. 1988. V. 2. P. 1265-1275.

51. Sack J.S., Kish K.F., Wang C., Attar R.M., Kiefer S.E., An Y., Wu G.Y., Scheffler J.E., Salvati M.E., Krystek S.R., Jr., Weinmann R., Einspahr H.M. Crystallographic structures of the ligand-binding domains of the androgen receptor and its T877A mutant complexed with the natural agonist dihydrotestosterone. // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2001. V. 98. P. 4904-4909.

52. Christiaens V., Bevan C.L., Callewaert L., Haelens A., Verrijdt G., Rombauts W., Claessens F. Characterization of the two coactivator-interacting surfaces of the

androgen receptor and their relative role in transcriptional control. // J. Biol. Chem. 2002. V. 277. P. 49230-49237.

53. Gaughan L., Logan I.R., Cook S., Neal D.E., Robson C.N. Tip60 and histone deacetylase 1 regulate androgen receptor activity through changes to the acetylation status of the receptor. // J. Biol. Chem. 2002. V. 277. P. 25904-25913.

54. Yu H., Bharaj B., Vassilikos E.J., Giai M., Diamandis E.P. Shorter CAG repeat length in the androgen receptor gene is associated with more aggressive forms of breast cancer. // Breast Cancer Res. Treat. 2000. V. 59. P. 153-161.

55. Roy A.K., Tyagi R.K., Song C.S., Lavrovsky Y., Ahn S.C., Oh T.S., Chatterjee B. Androgen receptor: structural domains and functional dynamics after ligand-receptor interaction. // Ann. N. Y. Acad. Sci. 2001. V. 949. P. 44-57.

56. Estebanez-Perpina E., Arnold L.A., Nguyen P., Rodrigues E.D., Mar E., Bateman R., Pallai P., Shokat K.M., Baxter J.D., Guy R.K., Webb P., Fletterick R.J. A surface on the androgen receptor that allosterically regulates coactivator binding. // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2007. V. 104. P. 16074-16079.

57. Cheng Y. Nuclear Receptors as Drug Targets. Methods and Principles in Medicinal Chemistry. // J. Am. Chem. Soc. 2009. V. 131. P. 4552-4552.

58. Kauppi B., Jakob C., Farnegardh M., Yang J., Ahola H., Alarcon M., Calles K., Engstrom O., Harlan J., Muchmore S., Ramqvist A.K., Thorell S., Ohman L., Greer J., Gustafsson J.A., Carlstedt-Duke J., Carlquist M. The three-dimensional structures of antagonistic and agonistic forms of the glucocorticoid receptor ligand-binding domain: RU-486 induces a transconformation that leads to active antagonism. // J. Biol. Chem. 2003. V. 278. P. 22748-22754.

59. Berman H., Henrick K., Nakamura H. Announcing the worldwide Protein Data Bank. //Nat. Struct. Biol. 2003. V. 10. P. 980.

60. McMaster A., Ray D.W. Drug insight: selective agonists and antagonists of the glucocorticoid receptor. // Nat. Clin. Pract. Endocrinol. Metab. 2008. V. 4. P. 91101.

61. Hudson A.R., Roach S.L., Higuchi R.I. Recent developments in the discovery of selective glucocorticoid receptor modulators (SGRMs). // Curr. Top. Med. Chem. 2008. V. 8. P. 750-765.

62. Coghlan M.J., Elmore S.W., Kym P.R., Kort M.E. The pursuit of differentiated ligands for the glucocorticoid receptor. // Curr. Top. Med. Chem. 2003. V. 3. P. 1617-1635.

63. Clark R.D. Glucocorticoid receptor antagonists. // Curr. Top. Med. Chem. 2008. V. 8. P. 813-838.

64. Galigniana M.D., Piwien Pilipuk G. Activation of the ligand-mineralocorticoid receptor functional unit by ancient, classical, and novel ligands. Structure-activity relationship. // Vitam. Horm. 2004. V. 69. P. 31-68.

65. Fagart J., Huyet J., Pinon G.M., Rochel M., Mayer C., Rafestin-Oblin M.E. Crystal structure of a mutant mineralocorticoid receptor responsible for hypertension. //Nat. Struct. Mol. Biol. 2005. V. 12. P. 554-555.

66. Delcayre C., Silvestre J.S. Aldosterone and the heart: towards a physiological function? // Cardiovasc. Res. 1999. V. 43. P. 7-12.

67. Kolkhof P., Borden S.A. Molecular pharmacology of the mineralocorticoid receptor: prospects for novel therapeutics. // Mol. Cell. Endocrinol. 2012. V. 350. P. 310-317.

68. Ortlund E.A., Bridgham J.T., Redinbo M.R., Thornton J.W. Crystal structure of an ancient protein: evolution by conformational epistasis. // Science. 2007. V. 317. P. 1544-1548.

69. Lengauer T., Rarey M. Computational methods for biomolecular docking. // Curr. Opin. Struct. Biol. 1996. V. 6. P. 402-406.

70. Sousa S.F., Fernandes P.A., Ramos M.J. Protein-ligand docking: current status and future challenges. // Proteins. 2006. V. 65. P. 15-26.

71. Mauser H., Guba W. Recent developments in de novo design and scaffold hopping. // Curr. Opin. Drug. Discov. Devel. 2008. V. 11. P. 365-374.

72. Flohr S., Kurz M., Kostenis E., Brkovich A., Fournier A., Klabunde T. Identification of nonpeptidic urotensin II receptor antagonists by virtual screening based on a pharmacophore model derived from structure-activity relationships and nuclear magnetic resonance studies on urotensin II. // J. Med. Chem. 2002. V. 45. P. 1799-1805.

73. Тихонова О.В., Иванов А.С., Медведев А.Е., Веселовский А.В. Моделирование активного центра моноаминоксидазы типа В методом построения слепка. // Биомед. хим. 2001. № 47. С. 644-650.

74. Kubiny Н. Variable Selection in QSAR Studies. I. An Evolutionary Algorithm. // Quant. Struct.-Act. Relat. 1994. V. 13. P. 285-294.

75. Veselovsky A.V., Tikhonova O.V., Skvortsov V.S., Medvedev A.E., Ivanov A.S. An approach for visualization of the active site of enzymes with unknown three-dimensional structures. // SAR QSAR Environ. Res. 2001. V. 12. P. 345-358.

76. Karelson M. Molecular Descriptors in QSAR/QSPR. New York: Wiley-Interscience, 2000 p.

77. Gasteiger J., Engel T. Chemoinformatics: Wiley, com, 2006 p.

78. Leach A.R., Gillet V.J. An Introduction to Chemoinformatics Dordrecht: Springer, 2003. 259 p.

79. Ferguson J. The use of chemical potentials as indices of toxicity. // Proc. R. Soc. Lond. B. 1939. V. 127. P. 387-404.

80. Hammett L.P. Some Relations between Reaction Rates and Equilibrium Constants. //Chem. Rev. 1935. V. 17. P. 125-136.

81. Fujita Т., Ban T. Structure-activity relation. 3. Structure-activity study of phenethylamines as substrates of biosynthetic enzymes of sympathetic transmitters. //J. Med. Chem. 1971. V. 14. P. 148-152.

82. Le Т., Ера V.C., Burden F.R., Winkler D.A. Quantitative structure-property relationship modeling of diverse materials properties. // Chem. Rev. 2012. V. 112. P. 2889-2919.

83. Kubinyi H. 3D Qsar in Drug Design: Volume 1: Theory Methods and Applications. Leiden: Springer, 1993 p.

84. Cramer R.D., Patterson D.E., Bunce J.D. Comparative molecular field analysis (CoMFA). 1. Effect of shape on binding of steroids to carrier proteins. // J. Am. Chem. Soc. 1988. V. 110. P. 5959-5967.

85. Klebe G., Abraham U., Mietzner T. Molecular similarity indices in a comparative analysis (CoMSIA) of drug molecules to correlate and predict their biological activity. // J. Med. Chem. 1994. V. 37. P. 4130-4146.

86. Пырков Т.В., Озеров И.В., Балицкая Е.Д., Ефремов Р.Г. Молекулярный докинг: роль невалентных взаимодействий в образовании комплексов белков с нуклеотидами и пептидами. // Биоорг. хим. 2010. № 36. С. 482-492.

87. Товбин Ю.К. Метод молекулярной динамики в физической химии. М.: Наука, 1996. с.

88. Luo R., David L., Gilson M.K. Accelerated Poisson-Boltzmann calculations for static and dynamic systems. // J. Comput. Chem. 2002. V. 23. P. 1244-1253.

89. Tsui V., Case D.A. Theory and applications of the generalized Born solvation model in macromolecular simulations. // Biopolymers. 2000. V. 56. P. 275-291.

90. Chong L.T., Pitera J.W., Swope W.C., Pande V.S. Comparison of computational approaches for predicting the effects of missense mutations on p53 function. // J. Mol. Graph. Model. 2009. V. 27. P. 978-982.

91. Kollman P.A., Massova I., Reyes C., Kuhn В., Huo S., Chong L., Lee M., Lee Т., Duan Y., Wang W., Donini O., Cieplak P., Srinivasan J., Case D.A., Cheatham Т.Е., 3rd Calculating structures and free energies of complex molecules: combining molecular mechanics and continuum models. // Acc. Chem. Res. 2000. V. 33. P. 889-897.

92. Devillers J. Neural networks in QSAR and drug design: Academic Press, 1996 p.

93. Dreyfus G. Neural Networks. Methodology and Applications. Berlin: SpringerVerlag, 2005. 497 p.

94. Воронов И.В., Политов E.A., Ефременко B.M. Обзор типов искусственных нейронных сетей и методов их обучения. // Вест. КузГТУ. 2007. № 3. С. 3842.

95. Moody J., Darken C.J. Fast Learning in Networks of Locally-Tuned Processing Units. //Neural Comput. 1989. V. 1. P. 281-294.

96. Haykin S. Neural Networks: A Comprehensive Foundation. New Jersey: Prentice Hall International, 1999 p.

97. Горбань A.H., Дунин-Барковский B.JT., Кирдин A.H., Миркес Е.М., Новоходько А.Ю., Россиев Д.А., Терехов С.А., Сенашова М.Ю., Царегородцев В.Г. Нейроинформатика. Новосибирск: Наука. Сибирское предприятие РАН, 1998 р.

98. Kohonen Т. Self-Organizing Maps. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 2001. 501 p.

99. Barron A.R. Universal approximation bounds for superpositions of a sigmoidal function. // IEEE Trans. Inf. Theory. 1993. V. 39. P. 930-945.

100. Гальберштам H.M., Баскин И.И., Палюлин B.A., Зефиров Н.С. Нейронные сети как метод поиска зависимостей структура-свойство органических соединений. // Усп. хим. 2003. № 72. С. 706-727.

101. Romero Reyes I., Fedyushkina I., Skvortsov V., Filimonov D. Prediction of progesterone receptor inhibition by high-performance neural network algorithm // Internat. J. Math. Models and Methods Appl. Sci. 2013. № 7. C. 303-310.

102. Bajorath J. Selected concepts and investigations in compound classification, molecular descriptor analysis, and virtual screening. // J. Chem. Inf. Comput. Sci. 2001. V. 41. P. 233-245.

103. Everitt B.S., Dunn G. Applied Multivariate Data Analysis. New York: Oxford University Press, 1992 p.

104. Wold S. Pattern recognition by means of disjoint principal components models. // Pattern Recogn. 1976. V. 8. P. 127-139.

105. Dunn III W.J., Wold S. Simca Pattern Recognition and Classification. New York: VCH, 1995. P. 179-193.

106. Breiman L., Friedman J.H., Olshen R.A., Stone C.J. Classification and Regression Trees. New York: Chapman & Hall, 1984 p.

107. Hawkins D.M., Young S.S., Rusinko A. Analysis of a Large StructureActivity Data Set Using Recursive Partitioning. // Quant. Struct.-Act. Relat. 1997. V. 16. P. 296-302.

108. Gao H., Williams C., Labute P., Bajorath J. Binary Quantitative StructureActivity Relationship (QSAR) Analysis of Estrogen Receptor Ligands. // J. Chem. Inf. Mod. 1999. V. 39. P. 164-168.

109. Gao H., Lajiness M.S., Drie J.V. Enhancement of binary QSAR analysis by a GA-based variable selection method // J. Mol. Graph. Model. 2002. V. 20. P. 259-268.

110. Kim H.-J., Choo H., Cho Y.S., Koh H.Y., No K.T., Рае A.N. Classification of dopamine, serotonin, and dual antagonists by decision trees. // Bioorg. Med. Chem. 2006. V. 14. P. 2763-2770.

111. Sutherland J.J., O'Brien L.A., Weaver D.F. Spline-fitting with a genetic algorithm: a method for developing classification structure-activity relationships. // J. Chem. Inf. Comput. Sci. 2003. V. 43. P. 1906-1915.

112. Wold S., Dunn W.J. Multivariate quantitative structure-activity relationships (QSAR): conditions for their applicability. // J. Chem. Inf. Comput. Sci. 1983. V. 23. P. 6-13.

113. Wold S., Sjostrom M. SIMCA: A Method for Analyzing Chemical Data in Terms of Similarity and Analogy. Washington: American Chemical Society, 1976. P. 243-282.

114. Analytical Chemistry: A Modern Approach to Analytical Science. Weinheim: Wiley-VCH, 2004. 1209 p.

115. Droge J.B.M., Van 'T Klooster H.A. An evaluation of SIMCA. Part 1 — the reliability of the SIMCA pattern recognition method for a varying number of objects and features. // J. Chemom. 1987. V. 1. P. 221-230.

116. Родионова O.E., Померанцев A.JI. Хемометрика в аналитической химии. М.: Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН. 60 с.

117. Hunt P.A. QSAR using 2D descriptors and TRIPOS' SIMCA. // J. Comput. Aided Mol. Des. 1999. V. 13. P. 453-467.

118. Martinez-Merino V., Cerecetto H. CoMFA-SIMCA Model for antichagasic nitrofurazone derivatives. // Bioorg. Med. Chem. 2001. V. 9. P. 1025-1030.

119. Филимонов Д.А., Поройков B.B. Прогноз спектров биологической активности органических соединений. // Рос. хим. журн. 2006. № 50. С. 6675.

120. Lagunin A., Filimonov D., Poroikov V. Multi-targeted natural products evaluation based on biological activity prediction with PASS. // Curr. Pharm. Des. 2010. V. 16. P. 1703-1717.

121. Poroikov V.V., Filimonov D.A., Borodina Y.V., Lagunin A.A., Kos A. Robustness of biological activity spectra predicting by computer program PASS for noncongeneric sets of chemical compounds. // J. Chem. Inf. Comput. Sci. 2000. V. 40. P. 1349-1355.

122. Filimonov D., Poroikov V., Borodina Y.V., Gloriozova T. Chemical Similarity Assessment Through Multilevel Neighborhoods of Atoms: Definition and

Comparison with the Other Descriptors. // J.Chem.Inf.Comput. Sci. 1999. V. 39. P. 666-670.

123. Tripos SYBYL-X. URL:

124. Levina I., Kulikova L., Kamernitsky A., Pokrovskaya E., Smirnov A. Synthesis of 19-substituted steroids of the 16a, 17a-cyclohexanopregnane series and study of their interactions with rat uterine cytosol and blood serum proteins. // Russ. Chem. Bull. 2005. V. 54. P. 2664-2670.

125. Levina I., Kulikova L., Kamernitskii A., Shashkov A., Smirnov A., Pokrovskaya E. Synthesis of 6 (E)-and 6 (Z)-(3-ethoxycarbonylpropyl) oximes of 16a, 17a-cyclohexanopregn-4-ene-3, 6, 20-trione and study of their interaction with proteins of the rat uterine cytosol and blood serum. // Russ. Chem. Bull. 2002. V. 51. P. 703-708.

126. Kamernitskii A.V., Levina I.S. [Pregna-D'-pentaranes~progestins and antiprogestins: I. Differentiation of biological functions of steroid hormones], // Bioorg. Khim. 2005. V. 31. P. 115-129.

127. Smirnov A.N., Pokrovskaya E.V., Kogteva G.S., Shevchenko V.P., Levina I.S., Kulikova L.E., Kamernitzky A.V. The size and/or configuration of the cycloalkane D' ring in pentacyclic progesterone derivatives are crucial for their high-affinity binding to a protein in addition to progesterone receptor in rat uterine cytosol^. // Steroids. 2000. V. 65. P. 163-170.

128. Смирнов A.H., Покровская E.B., Шевченко В.П., Нагаев И.Ю., Мясоедов Н.Ф., Левина И.С., Куликова Л.Е., Камерницкий А.В. Видовые и тканевые особенности распределения белков, связывающих 16а, 17а-циклоалкановые производные прогестерона. // Биоорг. хим. 2002. № 28. С. 251-257.

129. Levina I.S., Pokrovskaya E.V., Kulikova L.E., Kamernitzky A.V., Kachala V.V., Smimov A.N. 3- and 19-oximes of 16alpha,17alpha-cyclohexanoprogesterone derivatives: synthesis and interactions with progesterone receptor and other proteins. // Steroids. 2008. V. 73. P. 815-827.

130. Sutherland J.J., O'Brien L.A., Weaver D.F. Spline-fitting with a genetic algorithm: A method for developing classification structure-activity relationships. // J. Chem. Inf. Сотр. Sci. 2003. V. 43. P. 1906-1915.

131. Wang Y., Xiao J., Suzek Т.О., Zhang J., Wang J., Zhou Z., Han L., Karapetyan K., Dracheva S., Shoemaker B.A., Bolton E., Gindulyte A., Bryant S.H. PubChem's BioAssay Database. // Nucleic Acids Res. 2012. V. 40. P. D400-412.

132. Hammer S., Spika I., Sippl W., Jessen G., Kleuser В., Holtje H.-D., Schafer-Korting M. Glucocorticoid receptor interactions with glucocorticoids: evaluation by molecular modeling and functional analysis of glucocorticoid receptor mutants. // Steroids. 2003. V. 68. P. 329-339.

133. Coghlan M.J., Kym P.R., Elmore S.W., Wang A.X., Luly J.R., Wilcox D., Stashko M., Lin C.W., Miner J., Tyree C., Nakane M., Jacobson P., Lane B.C. Synthesis and characterization of non-steroidal ligands for the glucocorticoid receptor: selective quinoline derivatives with prednisolone-equivalent functional activity. // J. Med. Chem. 2001. V. 44. P. 2879-2885.

134. Quinkler M., Meyer В., Bumke-Vogt C., Grossmann C., Gruber U., Oelkers W., Diederich S., Bahr V. Agonistic and antagonistic properties of progesterone metabolites at the human mineralocorticoid receptor. // Eur. J. Endocrinol. 2002. V. 146. P. 789-799.

135. Grassy G., Fagart J., Calas В., Adenot M., Rafestin-Oblin M., Auzou G. Structure-activity relationships of steroids with mineralocorticoid activity. // Eur. J. Med. Chem. 1997. V. 32. P. 869-879.

136. Nickisch K., Elger W., Cessac J., Kesavaram N., Das В., Garfield R., Shi S.Q., Amelkina O., Meister R. Synthesis and biological evaluation of partially fluorinated antiprogestins and mesoprogestins. // Steroids. 2013. V. 78. P. 255267.

137. Millan D.S., Ballard S.A., Chunn S., Dybowski J.A., Fulton C.K., Glossop P.A., Guillabert E., Hewson C.A., Jones R.M., Lamb D.J., Napier C.M., Payne-Cook T.A., Renery E.R., Selby M.D., Tutt M.F., Yeadon M. Design and synthesis of long acting inhaled corticosteroids for the treatment of asthma. // Bioorg. Med. Chem. Lett. 2011. V. 21. P. 5826-5830.

138. Зайдиева Я.З. Заместительная гормонотерапия. Фармакология и клиническое применение. М., 2001. 49 с.

139. Jiang X.R., Wang P., Smith C.L., Zhu B.T. Synthesis of novel estrogen receptor antagonists using metal-catalyzed coupling reactions and characterization of their biological activity. // J. Med. Chem. 2013. V. 56. P. 2779-2790.

140. Fang H., Tong W., Branham W.S., Moland C.L., Dial S.L., Hong H., Xie Q., Perkins R., Owens W., Sheehan D.M. Study of 202 natural, synthetic, and environmental chemicals for binding to the androgen receptor. // Chem. Res. Toxicol. 2003. V. 16. P. 1338-1358.

141. Singh S.M., Gauthier S., Labrie F. Androgen receptor antagonists (antiandrogens): structure-activity relationships. // Curr. Med. Chem. 2000. V. 7. P. 211-247.

142. Kirk D.N., Schroder M.H., Latif S.A., Souness G.W., Morris D.J. 18-Substituted steroids. Part 18. Chemical synthesis and mineralocorticoid activity of 2 alpha-and 2 beta-hydroxyaldosterone. // Steroids. 1993. V. 58. P. 59-63.

143. Kandemirli F., Tokay N., Shvets N.M., Dimoglo A.S. Investigation of structure-activity relationship on 17-spirolactone derivatives: the electronic-topological approach. // Farmaco. 2002. V. 57. P. 601-607.

144. Kuhl H. Pharmacology of estrogens and progestogens: influence of different routes of administration. // Climacteric. 2005. V. 8 Suppl 1. P. 3-63.

145. Bledsoe R.K., Madauss K.P., Holt J.A., Apolito C.J., Lambert M.H., Pearce K.H., Stanley T.B., Stewart E.L., Trump R.P., Willson T.M., Williams S.P. A ligand-mediated hydrogen bond network required for the activation of the mineralocorticoid receptor. // J. Biol. Chem. 2005. V. 280. P. 31283-31293.

146. Дегтярь В.Т., Кушлинский, Н.Е. Специфические свойства рецепторов андрогенов человека. // Сиб. онколог, журн. 2005. V. 3. Р. 58-67.

147. Richmond N.J., Abrams С.A., Wolohan P.R., Abrahamian Е., Willett P., Clark R.D. GALAHAD: 1. Pharmacophore identification by hypermolecular alignment of ligands in 3D. // J. Comput. Aided Mol. Des. 2006. V. 20. P. 567-587.

148. Kuntz I.D., Blaney J.M., Oatley S.J., Langridge R., Ferrin Т.Е. A geometric approach to macromolecule-ligand interactions. // J. Mol. Biol. 1982. V. 161. P. 269-288.

149. Case D.A., Darden Т., Cheatham III Т.Е., Simmerling C., Wang J., Duke R.E., Luo R., Merz K.M., Pearlman D.A., Crowley M. AMBER 9. // University of California, San Francisco. 2006.

150. Tetko I.V., Gasteiger J., Todeschini R., Mauri A., Livingstone D., Ertl P., Palyulin V.A., Radchenko E.V., Zefirov N.S., Makarenko A.S., Tanchuk V.Y., Prokopenko V.V. Virtual computational chemistry laboratory - design and description. // J. Comput. Aided Mol. Des. 2005. V. 19. P. 453-463.

151. VCCLAB. E-Dragon. 2005; Available from: http://\v\vw.vcclab.org.

152. 4-Гетеро-16а, 17а-Циклогексанопрегнаны: пат. 2426737 Рос. Федерация: МПК C07J 53/00 C07J 73/00 А61Р 35/00 / Левина И.С., Куликова Л.Е., Смирнов А.Н., Шимановский Н.Л., Семейкин А.В., Карева Е.Н., Федотчева Т.А., Болотова Е.Н.; заявитель и патентообладатель ИОХ РАН, ГОУ ВПО РГМУ Росздрава. - № 2009146877/04; заявл. 17.12.2009; опубл. 20.08.2011, Бюл. № 23. - 7 с.

БЛАГОДАРНОСТИ

Выражаю искреннюю благодарность за предоставленные экспериментальные данные, всестороннюю помощь и поддержку д.х.н. И.С. Левиной, ведущему научному сотруднику лаборатории химии стероидов ФГБУН ИОХ РАН.

Выражаю глубокую признательность за неоценимую помощь д.б.н. A.B. Веселовскому, заведующему лабораторией структурной биоинформатики ФГБУ «ИБМХ» РАМН, д.б.н. A.A. Лагунину и к.ф.-м.н. Д.А. Филимонову, сотрудникам лаборатории структурно-функционального конструирования лекарств ФГБУ «ИБМХ» РАМН.

Особую благодарность хочу выразить И.В. Ромеро Рейес, научному сотруднику лаборатории параллельных вычислений и информационных технологий ФГБУ «ИБМХ» РАМН.

Также выражаю глубокую признательность научному руководителю моей диссертационной работы к.б.н. B.C. Скворцову, заведующему лабораторией параллельных вычислений и информационных технологий ФГБУ «ИБМХ» РАМН.