Search for new thymidine phosphorylase inhibitors using molecular modelling methods.

Fosforylaza tymidyny (TP) odgrywa ważną rolę w patogenezie chorób nowotworowych. W części teoretycznej niniejszej pracy scharakteryzowano występowanie, funkcje fizjologiczne oraz mechanizmy, poprzez które TP promuje rozwój nowotworów. Na podstawie przeglądu literatury przedstawiono znane inhibitory TP o różnej budowie chemicznej. Część eksperymentalna zawiera opis poszukiwania nowych inhibitorów przy pomocy metod modelowania cząsteczkowego. W celu poznania budowy TP, wykonano analizę sekwencji aminokwasowych. Dostępne struktury krystaliczne uzyskane z trzech różnych organizmów porównano za pomocy programu PyMOL. Następnie przeprowadzono walidację metody dokowania korzystając z pakietu Schrӧdingera. Przygotowane w programie LigPrep ligandy dokowano w module Glide do 7 struktur TP. Wybraną metodę dokowania oceniono na podstawie współczynników wzbogacenia bazy. Następnie przeprowadzono wirtualny skrining ligandów z bazy ZINC oraz własnej bazy związków. Wyniki analizowano w programach Maestro oraz PyMOL. Otrzymano 330 ligandów o korzystnej wartości GlideScore. Analiza wizualna pozwoliła na wybór 26 związków o różnej budowie chemicznej, które tworzyły specyficzne oddziaływania w miejscu wiążącym ludzkiej TP. Przy pomocy serwisu SwissADME przewidziano właściwości fizykochemiczne i farmakokinetyczne wybranych związków. Wybrano 5 hitów o najlepszym dopasowaniu do miejsca aktywnego enzymu oraz optymalnych właściwościach. Są to pochodne uracylu oraz hydantoiny, których aktywność będzie oceniana w przyszłych badaniach in vitro.

Thymidine phosphorylase (TP) plays an important role in pathogenesis of cancer. In the theoretical part the occurrence, physiological functions and the mechanisms by which TP promote tumour progression were characterized. Based on the literature studies, known TP inhibitors of different chemical structures were presented. The experimental part contains a description of developing new thymidine phosphorylase inhibitors due to molecular modelling methods. In order to understand the structure of TP, an analysis of amino acid sequences was performed. Available crystal structures obtained from three different organisms were compared using the PyMOL software. Next, the docking method was validated using Schrӧdinger Suite. The ligands prepared in LigPrep were docked to the 7 TP structures with Glide module. Chosen docking method was assessed based on the enrichment factors. Then a virtual screening of ligands from ZINC and own data bases was performed. Results were analysed in Maestro and PyMOL.330 ligands with favourable GlideScore values were obtained. Visual analysis allowed to choose 26 ligands of different chemical structures, which created specific interactions in the binding site of human TP. For selected compounds the physicochemical and pharmacokinetic properties were predicted with SwissADME website. 5 hits with the best fit to the enzyme active site and optimal properties were selected. They are derivatives of uracil and hydantoin, their activity will be tested in vitro in the future projects.