Metodologías para la determinación estructural de fármacos y el estudio de fenómenos de reconocimiento molecular Programa de doctorado en Química Médica Estructura 3D de carbohidratos Virus Bacteria Glicoproteina Celula Reconocimiento molecular y carbohidratos Hormona Enzima Anticuerpo Toxina Lectina Orientación entre ellos dada por los ángulos dihedros f, y (w) alrededor del enlace glicosílico, distancias de átomos… Conformaciones del ciclo (sillas) La conformación de los carbohidratos bote semisilla silla Bote torcido semisilla · · Q φ θ equator pole O 210º 1 S 3 O 270º 1 S 5 4 C 1 1 C 4 O O θ = 0º 2 S O O O O O O O O O O O O O φ = 0º θ = 0º θ = 90º θ = 180º 30º 60º 90º 120º 150º 180º 210º 240º 270º 300º 330º O O O 30º 3 S 1 O 90º 5 S 1 O 330º O S 2 θ = 180º O θ = 90º
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estructura 3D carbohidratos · O HO HO HO OH O O OH HO H H H OH OH NOE H1’-H3’ NOE H1’-H3’ 0 250 500 750 1000 1250 1500 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 NOE(%) Aproximación basada
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Metodologías para la determinación estructural de f ármacos y el estudio de fenómenos de reconocimiento molecular
Programa de doctorado en Química Médica
Estructura 3D de carbohidratos
Virus
Bacteria
GlicoproteinaCelula
Reconocimiento molecular y carbohidratos
Hormona
Enzima Anticuerpo
Toxina
Lectina
Orientación entre ellos dada por los
ángulos dihedros f, y (w) alrededor del
enlace glicosílico, distancias de átomos…
Conformaciones del ciclo (sillas)
La conformación de los carbohidratos
bote
semisilla
silla
Bote torcido
semisilla
· ·
Q
φ
θ
equator
pole
O 210º1S3
O270º
1S5
4C11C4
OO
θ = 0º
2SOBote torcido
O
O
OO
O
O
O
O O
O
O
O
φ = 0º
θ = 0ºθ = 90ºθ = 180º
30º
60º
90º
120º
150º
180º210º
240º
270º
300º
330º
OO
O
30º3S1
O 90º5S1
O
330ºOS2
θ = 180º
O
θ = 90º
Efectos anoméricos
O
H
OR. .
O
CH
OR-. .
+
Efecto anomérico
Efecto exo-anomérico. .
R
H1
C2O5
exo-antiexo
RH1
C2O5
no-exo
R
H1
C2O5
O
O
R
C2
O5 O
OR
O
O
R
Efecto exo-anomérico
Análisis conformacional de carbohidratos
Torsiones Glicosídicas φ, y Ψ
OH
OH
OH
OO OHO
HO
OH
OMeOH
φ ψ
-180-120-60 0 60 120180
φ
ψψ ψψ
-180-120-60 0 60 120 180-180
-120
-60
0
60
120
180
-180
-120
-60
0
60
120
180
φφφφMapa probabilidad
φφφφ-180
-120
-60
0
60
120
180
ψψ ψψ
-180
-120
-60
0
60
120
180-180-120-60 0 60 120180
φ
ψψ ψψ
-180-120-60 0 60 120180-180
-120
-60
0
60
120
180
-180
-120
-60
0
60
120
180
φφφφ120-180-120-60 0 60 180
180120600-60-120-180
Mapa rígido Mapa relajado
Torsión ω del grupo hidroximetilo
HHH
H
H
0.9 10.7 5.0
O
OR
HO
HO
HO H
ωωωωO
OR
HO
HO
HO H
ωωωωO
O
HO
HO
HO H
ωωωω
H6S
6R
6S
H6R
6SH6R
OOO
R
O -H
OO -H
H-
H5,H6R3J
gg (ω ≅−60º) gt (ω ≅ 60º) tg (ω ≅180º)
0.9 10.7 5.0
2.8 3.1 10.7
H5,H6R
H5,H6SJ3
Torsiones de los hidroxilos secundarios
O R
OH
OO
OH
OH
OH
RO
H
H
OO
HO
O
H
O
Oc r
Mecánica y Dinámica Molecular con MM3*
mapa de
16 configuraciones iniciales mapa adiabático
16 mapasrelajados
gtggccgtggcrgtggrcgtggrr
tgggcctgggcrtgggrctgggrr
gtgtccgtgtcrgtgtrcgtgtrr
tggtcctggtcrtggtrctggtrr
6400 estructuras
Constante Dieléctrica: 1, 80
Modelo de disolvente H2O, GB/SA
Simulaciones de MD
mapa de probabilidad6400 estructuras
Rayos-X
Desplazamientos químicos
Pocos cristalizan bien y pocas estructuras se han
resuelto
Se pierde la información dinámica
Técnicas para obtener datos experimentales
RMN
Desplazamientos químicos
Cosntantes de acoplamiento escalar (J)
NOEs
Residual dipolar couplings RDC
Relajación cruzada
Espectros 1D
Experimentos J-resueltos: HSQC
oriented
H1-C1 Gal
ppm (f1)4.004.104.204.304.404.504.604.704.80
H1-C1 Glcββββ
90.0
95.0
100.0
1D - tracest2 coupled HSQC
O
O
O
HO
HO
OHOH
OH
OHOH
OH
13C
t1 coupled CT-CE-HSQC
orientedD2O
D2Oppm (f1)
4.404.504.604.704.80
ppm (f2)4.505.00
90.0
95.0
100.0
ppm (f1)
ppm (f2)4.505.00
ppm (f1)
ppm (f1)5.005.105.205.305.40
Gal 1
Glc 1ββββGlc 1ααααH1-C1 Glcαααα
orientedD2O
1H
13C
1HTolman et al., J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 1416-1424
Aproximación basada en pares de spines aislados (ISPA)
Experimentos:
•COSY, TOCSY, HSQC
•NOESY, ROESY
O
HOHO
HO
OH
OO
OHHO
HH H
OH
OH
Distancia fija Depende de φ/ψφ/ψφ/ψφ/ψ
NOE H1’-H4
NOE H1’-H3’=
r-6H1’-H4
r-6H1’-H3’
H1’ H4 H3’
O
HOHO
HO
OH
OO
OHHO
HH H
OH
OH
NOE H1’-H3’ NOE H1’-H3’0 250 500 750 1000 1250 1500
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
NO
E(%
)
Aproximación basada en un par de spines aislado (ISPA)