scbmtБИОМЕДИЦИНАJournal Biomed2074-59822713-0428Scientific center of biomedical technologies of Federal Medical and Biological Agencyscbmt-50Research ArticleРЕЛЕВАНТНОЕ И АЛЬТЕРНАТИВНОЕ БИОМОДЕЛИРОВАНИЕRELEVANT AND ALTERNATIVE BIOMODELLINGМетаболиты цианобактерий: компьютерный прогноз биологической активности неосакситоксина, гониатоксина II и аэругинозида 126ACyanobacterial metabolites: computer-aided prediction of biological activity spectra of neosaxitoxin, gonyautoxin II and aeruginoside 126AРусскихЯ. В.RusskikhYa. V.yanarussk@gmail.comЧерноваЕ. Н.ChernovaE. N.noemail@neicon.ruАфонинаЕ. И.AfoninaE. I.noemail@neicon.ruЖаковскаяЗ. А.ZhakovskayaZ. A.noemail@neicon.ruФедороваЕ. В.FedorovaE. V.elena.vic.fedorova@gmail.comОстровскийВ. А.OstrovskiyV. A.noemail@neicon.ruФГБУН «Санкт-Петербургский научно-исследовательский центр экологической безопасности РАН», Санкт-ПетербургRussian FederationООО «ВВС Лаб», Санкт-ПетербургRussian FederationСанкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет), Санкт-ПетербургRussian Federation201625022019045464Copyright © Русских Я.В., Чернова Е.Н., Афонина Е.И., Жаковская З.А., Федорова Е.В., Островский В.А., 20192019Русских Я.В., Чернова Е.Н., Афонина Е.И., Жаковская З.А., Федорова Е.В., Островский В.А.Russkikh Y.V., Chernova E.N., Afonina E.I., Zhakovskaya Z.A., Fedorova E.V., Ostrovskiy V.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.scbmt.ru/jour/article/view/50

С помощью методов компьютерного моделирования выявлены новые и подтверждены ранее известные виды биологической активности для ряда наиболее распространенных цианобактериальных метаболитов (микроцистинов, анабаенопептинов, сакситоксинов). В рамках дизайна, основанного на структуре мишени (structure-based drug design), изучены докинг-взаимодействия (3D-QSAR) c участием молекул цианометаболитов. На основе результатов проведенного исследования были отобраны наиболее перспективные кандидаты для дальнейшего изучения - неосакситоксин (neosaxitoxin), гониатоксин II (gonyautoxin GTX2) и аэругинозид 126А (aeruginoside 126А), для которых отмечено проявление свойств цитостатиков, противоопухолевых антибиотиков и антикоагулянтов.

We identified new and confirmed the previously known types of biological activity for some of the most common cyanobacterial metabolites (microcystins, anabaenopeptinov, saxitoxin) by computer simulation. Within the design based on the target structure (structure-based drug design) was studied docking interaction (3D-QSAR) involving cyano-metabolites molecules. Based on the results of the study the most promising candidates were selected for further study - neosaksitoksin (neosaxitoxin), goniatoksin II (gonyautoxin GTX2) and aeruginozid 126A (aeruginoside 126A), for which the observed properties of the manifestation of cytostatic, anti-tumor antibiotics and anticoagulants.

цианометаболитысакситоксиныаэругинозид 126Аметоды компьютерного моделированиябиологическая активностьPASSQSARcyanometabolitessaxitoxinsaeruginoside 126Аcomputer-modelling methodsPASSQSARbiological activitiesReferencesФилимонов Д.А., Лагунин А.А., Глориозова Т.А., Рудик А.В., Дружиловский Д.С., Погодин П.В., Поройков В.В. Предсказание спектров биологической активности органических соединений с помощью веб-ресурса PASS online // Химия гетероциклических соединений. 2014. № 3. С. 483-499.Филимонов Д.А., Лагунин А.А., Глориозова Т.А., Рудик А.В., Дружиловский Д.С., Погодин П.В., Поройков В.В. Предсказание спектров биологической активности органических соединений с помощью веб-ресурса PASS online // Химия гетероциклических соединений. 2014. № 3. С. 483-499.AUTODOCK [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.autodock.scripps.edu, свободный. Загл. с экрана. - Язык англ.AUTODOCK [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.autodock.scripps.edu, свободный. Загл. с экрана. - Язык англ.Dittmann E., Wiegand C. Cyanobacterial toxins - occurrence, biosynthesis and impact on human affairs // Molecular nutrition & Food research. 2006. No. 50. Р. 7-17.Dittmann E., Wiegand C. Cyanobacterial toxins - occurrence, biosynthesis and impact on human affairs // Molecular nutrition & Food research. 2006. No. 50. Р. 7-17.Dixit R.B., Suseela M.R. Cyanobacteria: Potential candidates for drug discovery // Antonie van Leeuwenhoek. 2013. No. 103. P. 947-961Dixit R.B., Suseela M.R. Cyanobacteria: Potential candidates for drug discovery // Antonie van Leeuwenhoek. 2013. No. 103. P. 947-961Filimonov D.A., Poroikov V.V. Probabilistic approaches in activity prediction // Chemoinformatics approaches to virtual screening. Ed. by A. Varnek and A. Tropsha. - Cambridge (UK): RSC Publishing. 2008. P. 182-216.Filimonov D.A., Poroikov V.V. Probabilistic approaches in activity prediction // Chemoinformatics approaches to virtual screening. Ed. by A. Varnek and A. Tropsha. - Cambridge (UK): RSC Publishing. 2008. P. 182-216.Fleming J.J., Du Bois J. Total Synthesis of (+)- Saxitoxin // J. Am. Chem. Soc. 2006. No.128. Р. 3926-3927.Fleming J.J., Du Bois J. Total Synthesis of (+)- Saxitoxin // J. Am. Chem. Soc. 2006. No.128. Р. 3926-3927.Furey A., Allis O., Ortea P.M., Lehane M., James K.J. Hepatotoxins: context and chemical determination. In: Seafood and freshwater toxins // Pharmacology, physiology and detection. Ed. By Botana L.M. Second Edition. Boca Raton: CRC Press Taylor & Francis Group. 2008. P. 844-886Furey A., Allis O., Ortea P.M., Lehane M., James K.J. Hepatotoxins: context and chemical determination. In: Seafood and freshwater toxins // Pharmacology, physiology and detection. Ed. By Botana L.M. Second Edition. Boca Raton: CRC Press Taylor & Francis Group. 2008. P. 844-886Garrido R., Lagos N., Lattes K., Garcia C., Azolas R., Bocic G., Cuneo A., Chiong H., Jensen C., Henriquez A., Fernandez C. The Gonyautoxin 2/3 epimers reduces anal tone when injected in the anal sphincter of healthy adults // Biological Research. 2004. No.Garrido R., Lagos N., Lattes K., Garcia C., Azolas R., Bocic G., Cuneo A., Chiong H., Jensen C., Henriquez A., Fernandez C. The Gonyautoxin 2/3 epimers reduces anal tone when injected in the anal sphincter of healthy adults // Biological Research. 2004. No.P. 395-403 Halme M., Rapinoja M.L., Karjalainen M., Vanninen P. Verification and quantification of saxitoxin from algal samples using fast and validated hydrophilic interaction liquid chromatography-tandem mass spectrometry method // J. of chromatography b. analytical technologies in the biomedical and life sciences. 2012. Vol. 880. No. 1. Р. 50-57.P. 395-403 Halme M., Rapinoja M.L., Karjalainen M., Vanninen P. Verification and quantification of saxitoxin from algal samples using fast and validated hydrophilic interaction liquid chromatography-tandem mass spectrometry method // J. of chromatography b. analytical technologies in the biomedical and life sciences. 2012. Vol. 880. No. 1. Р. 50-57.Jacobi P.A., Martinelli M.J. Polanc S. Total synthesis of (+-)-saxitoxin. // J. Am. chem. soc. 1984. No. 106. Р. 5594-5598.Jacobi P.A., Martinelli M.J. Polanc S. Total synthesis of (+-)-saxitoxin. // J. Am. chem. soc. 1984. No. 106. Р. 5594-5598.Kurashov E., Fedorova E., Krylova J., Mitrukova G. Assessment of the potential biological activity of low molecular weight metabolites of freshwater macrophytes with QSAR // Scientifica. 2016 (in press).Kurashov E., Fedorova E., Krylova J., Mitrukova G. Assessment of the potential biological activity of low molecular weight metabolites of freshwater macrophytes with QSAR // Scientifica. 2016 (in press).Liu L., Herfindal L., Jokela J., Shishido T.K., Wahlsten M., Døskeland S.O., Sivonen K. Cyanobacteria from terrestrial and marine sources contain apoptogens able to overcome chemoresistance in acute myeloid leukemia cells // Marine drugs. 2014. No. 12. P. 2036-2053.Liu L., Herfindal L., Jokela J., Shishido T.K., Wahlsten M., Døskeland S.O., Sivonen K. Cyanobacteria from terrestrial and marine sources contain apoptogens able to overcome chemoresistance in acute myeloid leukemia cells // Marine drugs. 2014. No. 12. P. 2036-2053.Morris G.M., Goodsell D.S., Halliday R.S., Huey R., Hart W.E., Belew R.K., Olson A.J. Automated docking using a lamarckian genetic algorithm and an empirical binding free energy function // J. of Computational chemistry. 1998. Vol. 19. No. 14. Р. 1639-1662.Morris G.M., Goodsell D.S., Halliday R.S., Huey R., Hart W.E., Belew R.K., Olson A.J. Automated docking using a lamarckian genetic algorithm and an empirical binding free energy function // J. of Computational chemistry. 1998. Vol. 19. No. 14. Р. 1639-1662.Mulcahy J.V., Du Bois J. A stereoselective synthesis of (+)-gonyautoxin 3 // J. Am. chem. soc. 2008. Vol. 130. Р. 12630-12631.Mulcahy J.V., Du Bois J. A stereoselective synthesis of (+)-gonyautoxin 3 // J. Am. chem. soc. 2008. Vol. 130. Р. 12630-12631.REAXYS [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.reaxys.com, свободный. - Загл. с экрана. - Язык англ.REAXYS [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.reaxys.com, свободный. - Загл. с экрана. - Язык англ.Randhawa P.S., Farasati N.A., Huang Y., Mapara M.Y., Shapiro R. Viral drug sensitivity testing using quantitative PCR: effect of tyrosine kinase inhibitors on polyomavirus BK replication // Am. J. Clin. pathol. 2010. Vol. 134. No. 6. P. 916-20.Randhawa P.S., Farasati N.A., Huang Y., Mapara M.Y., Shapiro R. Viral drug sensitivity testing using quantitative PCR: effect of tyrosine kinase inhibitors on polyomavirus BK replication // Am. J. Clin. pathol. 2010. Vol. 134. No. 6. P. 916-20.Rodriguez-Navarro A.J., Berde Ch.B., Wiedmaier G., Mercado A., Garcia C., Iglesias V., Zurakowski D. Comparison of neosaxitoxin versus bupivacaine via port infiltration for postoperative analgesia following laparoscopic cholecystectomy. A randomized, double-blind trial // Regional anesthesia and pain medicine. 2011. Vol. 36. No. 2. P. 103-109.Rodriguez-Navarro A.J., Berde Ch.B., Wiedmaier G., Mercado A., Garcia C., Iglesias V., Zurakowski D. Comparison of neosaxitoxin versus bupivacaine via port infiltration for postoperative analgesia following laparoscopic cholecystectomy. A randomized, double-blind trial // Regional anesthesia and pain medicine. 2011. Vol. 36. No. 2. P. 103-109.Tan L.T. Bioactive natural products from marine cyanobacteria for drug discovery // Phytochemistry. 2007. Vol. 68. No. 7. P. 954-979.Tan L.T. Bioactive natural products from marine cyanobacteria for drug discovery // Phytochemistry. 2007. Vol. 68. No. 7. P. 954-979.Trott O., Olson A.J. AutoDock Vina: improving the speed and accuracy of docking with a new scoring function, efficient optimization and multithreading // J. of Computational chemistry. 2010. No. 31. Р. 455-461.Trott O., Olson A.J. AutoDock Vina: improving the speed and accuracy of docking with a new scoring function, efficient optimization and multithreading // J. of Computational chemistry. 2010. No. 31. Р. 455-461.Zhong H., Bowen J.Ph. Computer software review // J. Am. Chem. soc. 2007. Vol. 129. No. 17. P. 5780.Zhong H., Bowen J.Ph. Computer software review // J. Am. Chem. soc. 2007. Vol. 129. No. 17. P. 5780.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.