Ogļskābes anhidrāžu strukturālie pētījumi specifisku inhibitoru dizainam

Abstract

Ogļskābes anhidrāzes (CA) ir plaši izplatīti ar metāla jonu saistītie enzīmi, kas katalizē atgriezenisko reakciju, kurā ūdens molekula un ogļskābā gāze veido bikarbonāta un ūdeņraža jonus. Zīdītājos tās piedalās daudzos vitāli svarīgos procesos, kā piemēram pH regulēšanā un CO2 transportēšanā, tomēr dažu CA aktivitāte ir saistīta ar vairākām patoloģijām. Cilvēkos sastopamā CA II izoforma (hCA II) tiek saistīta ar glaukomu, kamēr hCA IX ekspresija ir ievērojami palielināta daudzos audzēju veidos. Specifiski hCA IX inhibitori varētu tikt izmantoti, lai kavētu audzēju attīstību. Mēs esam kokristalizējuši hCA II kompleksā ar vairākiem CA inhibitoriem dodot plašāku ieskatu ligandu-proteīnu mijiedarbībās, kā arī izveidojām jaunu hCA IX katalītiskā domēna ekspresijas, attīrīšanas un kristalizācijas sistēmu. Atslēgvārdi: Ogļskābes anhidrāzes, racionāls zāļu dizains, rentgenstruktūranalīze

Carbonic anhydrases (CAs) are widespread metalloenzymes that catalyze the interconversion of a water molecule and carbon dioxide into bicarbonate and hydrogen ions. In mammals, CAs are involved in many vital processes such as regulation of pH and fluid balance and transport of carbon dioxide. However, activity of some CA isoforms can also promote several pathologies. The enzymatic activity of human CA isoform II (hCA II) is associated with glaucoma while hCA IX is significantly overexpressed in many solid tumors and specific hCA IX inhibitors potentially could be used to suppress cancer growth and metastasis. We have co-crystallized hCA II in complex with multiple CA inhibitors giving further understanding for ligand-protein interactions and created a new expression, purification and crystallization system for catalytic domain of hCA IX. Key words: Carbonic anhydrases, rational drug design, X-ray crystallography