Структурные механизмы взаимодействия цианоакрилатов с тубулином растений

Abstract

Структурные механизмы, обусловливающие специфическое связывание соединений цианоакрилатной природы тубулином высших растений, исследованы на примере взаимодействия этил-(2Z)-3-амино-2-циано-4-этилгекса-2-еноата (СА1) и изопропил-(2Z)-3-амино-2-циано-4-этилгекса-2-еноата (СА2) с α-тубулином Arabidopsis thaliana. Выявлено, что цианогруппа в составе цианоакрилатов является функциональным аналогом нитрильной группы, определяющей процессы специфического взаимодействия с тубулином растений у динитроанилиновых соединений. На основании данных флуктуации пространственной структуры, динамики водородных связей и энергии взаимодействия СА1 и СА2 выявлен наиболее вероятный тип связывания этих соединений с растительным α-тубулином и охарактеризован соответствующий сайт взаимодействия. При этом 7 из 10 остатков в составе этого сайта (Глн-133, Асн-249, Вал-250, Асп-251, Вал-252, Асн-253 и Глу-254) являются облигатными компоненттами сайта связывания динитроанилинов на поверхности α-тубулина растений. Таким образом, охарактеризованный нами сайт связывания на поверхности α-тубулина способен распознавать и специфически связывать вещества, кардинально отличные по своей химической природе и не имеющие общих фармакофорных групп, при условии определенного сходства их электростатической топологии.

The structural mechanisms underlying the specific binding of cyanoacrylate compounds with tubulin of higher plants have been studied by the example of the interaction of ethyl-(2Z)-3-amino-2-cyano-4-ethylhex-2-enoate (CA1) and isopropyl-(2Z)-3-amino-2-cyano-4-ethylhex-2-enoate (CA2) with Arabidopsis thaliana α-tubulin. It was revealed that the cyano group of cyanoacrylates is a functional analogue of the nitrile group, which determines the processes of specific interaction with plant tubulin for dinitroaniline compounds. Based on data on spatial structure fluctuations, the dynamics of hydrogen bonds and the interaction energy of CA1 and CA2 (the most probable binding mode for these compounds with plant α-tubulin) was identified and the appropriate site of interaction was characterized. Seven out of ten residues composing this site (Gln-133, Asn-249, Val-250, Asp-251, Val-252, Asn-253, and Glu-254) are obligatory components of dinitroanilines’ binding site on the plant α-tubulin surface. Thus, the binding site on the α-tubulin surface characterized by us is able to recognize and specifically bind substances, which are cardinally different by their chemical nature and have no common pharmacophore groups, under the condition of a certain similarity of their electrostatic topology.