Reactive nitrogen and oxygen species: Friend or foe in the tuberculosis fight

Fil: Galizia, Jordana. Universidad de Buenos Aires; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Marti, Marcelo Adrian. Universidad de Buenos Aires; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentin

Reactions of HNO with Metal Porphyrins: Underscoring the Biological Relevance of HNO

Azanone (1 HNO, nitroxyl) shows interesting yet poorly understood chemical and biological effects. HNO has some overlapping properties with nitric oxide (NO), sharing its biological reactivity toward heme proteins, thiols, and oxygen. Despite this similarity, HNO and NO show significantly different pharmacological effects. The high reactivity of HNO means that studies must rely on the use of donor molecules such as trioxodinitrate (Angeli’s salt). It has been suggested that azanone could be an intermediate in several reactions and that it may be an enzymatically produced signaling molecule. The inherent difficulty in detecting its presence unequivocally prevents evidence from yielding definite answers. On the other hand, metalloporphyrins are widely used as chemical models of heme proteins, providing us with invaluable tools for the study of the coordination chemistry of small molecules, like NO, CO, and O2. Studies with transition metal porphyrins have shown diverse mechanistic, kinetic, structural, and reactive aspects related to the formation of nitrosyl complexes. Porphyrins are also widely used in technical applications, especially when coupled to a surface, where they can be used as electrochemical gas sensors. Given their versatility, they have not escaped their role as key players in chemical studies involving HNO. This Account presents the research performed during the last 10 years in our group concerning azanone reactions with iron, manganese, and cobalt porphyrins. We begin by describing their HNO trapping capabilities, which result in formation of the corresponding nitrosyl complexes. Kinetic and mechanistic studies of these reactions show two alternative operating mechanisms: reaction of the metal center with HNO or with the donor. Moreover, we have also shown that azanone can be stabilized by coordination to iron porphyrins using electron-attracting substituents attached to the porphyrin ring, which balance the negatively charged NO¯. Second, we describe an electrochemical HNO sensing device based on the covalent attachment of a cobalt porphyrin to gold. A surface effect affects the redox potentials and allows discrimination between HNO and NO. The reaction with the former is fast, efficient, and selective, lacking spurious signals due to the presence of reactive nitrogen and oxygen species. The sensor is both biologically compatible and highly sensitive (nanomolar). This time-resolved detection allows kinetic analysis of reactions producing HNO. The sensor thus offers excellent opportunities to be used in experiments looking for HNO. As examples, we present studies concerning (a) HNO donation capabilities of new HNO donors as assessed by the sensor, (b) HNO detection as an intermediate in O atom abstraction to nitrite by phosphines, and (c) NO to HNO interconversion mediated by alcohols and thiols. Finally, we briefly discuss the key experiments required to demonstrate endogenous HNO formation to be done in the near future, involving the in vivo use of the HNO sensing device.Fil: Doctorovich, Fabio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; ArgentinaFil: Bikiel, Damian Ezequiel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; ArgentinaFil: Pellegrino, Juan. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; ArgentinaFil: Suarez, Sebastian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; ArgentinaFil: Marti, Marcelo Adrian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentin

Aromatic clusters in protein-protein and protein-drug complexes

Aromatic rings are important residues for biological interactions and appear to a large extent as part of protein-drug and protein-protein interactions. They are relevant for both protein stability and molecular recognition processes due to their natural occurrence in aromatic aminoacids (Trp, Phe, Tyr and His) as well as in designed drugs since they are believed to contribute to optimizing both affinity and specificity of drug-like molecules. Despite the mentioned relevance, the impact of aromatic clusters on protein-protein and protein-drug complexes is still poorly characterized, especially in those that go beyond a dimer. In this work, we studied protein-drug and protein-protein complexes and systematically analyzed the presence and structure of their aromatic clusters. Our results show that aromatic clusters are highly prevalent in both protein-protein and protein-drug complexes, and suggest that protein-protein aromatic clusters have idealized interactions, probably because they were optimized by evolution, as compared to protein-drug clusters that were manually designed. Interestingly, the configuration, solvent accessibility and secondary structure of aromatic residues in protein-drug complexes shed light on the relation between these properties and compound affinity, allowing researchers to better design new molecules.Fil: Lanzarotti, Esteban Omar. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Computación; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Defelipe, Lucas Alfredo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Marti, Marcelo Adrian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Turjanski, Adrian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentin

pH-dependent mechanism of nitric oxide release in nitrophorins 2 and 4

Nitrophorins are NO carrier proteins that transport and release NO through a pH-dependent conformational change. They bind NO tightly in a low pH environment and release it in a higher pH environment. Experimental evidence shows that the increase in the NO dissociation equilibrium constant, K d, is due mainly to an increase in the NO release rate. Structural and kinetic data strongly suggest that NPs control NO escape by modulating its migration from the active site to the solvent through a pH-dependent conformational change. NP2 and NP4 are two representative proteins of the family displaying a 39% overall sequence identity, and interestingly, NP2 releases NO slower than NP4. The proposal that NPs' NO release relies mainly on the NO escape rate makes NPs a very peculiar case among typical heme proteins. The connection between the pH-dependent conformational change and ligand release mechanism is not fully understood and the structural basis for the pH induced structural transition and the different NO release patterns in NPs are unresolved, yet interesting issues. In this work, we have used state of the art molecular dynamics simulations to study the NO escape process in NP2 and NP4 in both the low and high pH states. Our results show that both NPs modulate NO release by switching between a "closed" conformation in a low pH environment and an "open" conformation at higher pH. In both proteins, the change is caused by the differential protonation of a common residue Asp30 in NP4 and Asp29 in NP2, and the NO escape route is conserved. Finally, our results show that, in NP2, the conformational change to the "open" conformation is smaller than that for NP4 which results in a higher barrier for NO release.Fil: Swails, Jason M.. University of Florida; Estados UnidosFil: Meng, Yilin. University of Florida; Estados UnidosFil: Walker, F. Ann. University of Arizona; Estados UnidosFil: Marti, Marcelo Adrian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Estrin, Dario Ariel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; ArgentinaFil: Roitberg, Adrián. University of Florida; Estados Unido

Evolutionary and Functional Relationships in the Truncated Hemoglobin Family

Predicting function from sequence is an important goal in current biological research, and although, broad functional assignment is possible when a protein is assigned to a family, predicting functional specificity with accuracy is not straightforward. If function is provided by key structural properties and the relevant properties can be computed using the sequence as the starting point, it should in principle be possible to predict function in detail. The truncated hemoglobin family presents an interesting benchmark study due to their ubiquity, sequence diversity in the context of a conserved fold and the number of characterized members. Their functions are tightly related to O2affinity and reactivity, as determined by the association and dissociation rate constants, both of which can be predicted and analyzed using in-silico based tools. In the present work we have applied a strategy, which combines homology modeling with molecular based energy calculations, to predict and analyze function of all known truncated hemoglobins in an evolutionary context. Our results show that truncated hemoglobins present conserved family features, but that its structure is flexible enough to allow the switch from high to low affinity in a few evolutionary steps. Most proteins display moderate to high oxygen affinities and multiple ligand migration paths, which, besides some minor trends, show heterogeneous distributions throughout the phylogenetic tree, again suggesting fast functional adaptation. Our data not only deepens our comprehension of the structural basis governing ligand affinity, but they also highlight some interesting functional evolutionary trends.Fil: Bustamante, Juan Pablo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física; ArgentinaFil: Radusky, Leandro Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Boechi, Leonardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Cálculo; ArgentinaFil: Estrin, Dario Ariel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física; ArgentinaFil: Ten Have, Arjen. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones Biológicas. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Investigaciones Biológicas; ArgentinaFil: Marti, Marcelo Adrian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Cálculo; Argentin

Solvents to fragments to drugs: MD applications in drug design

Simulations of molecular dynamics (MD) are playing an increasingly important role in structure-based drug discovery (SBDD). Here we review the use of MD for proteins in aqueous solvation, organic/aqueous mixed solvents (MDmix) and with small ligands, to the classic SBDD problems: Binding mode and binding free energy predictions. The simulation of proteins in their condensed state reveals solvent structures and preferential interaction sites (hot spots) on the protein surface. The information provided by water and its cosolvents can be used very effectively to understand protein ligand recognition and to improve the predictive capability of well-established methods such as molecular docking. The application of MD simulations to the study of the association of proteins with drug-like compounds is currently only possible for specific cases, as it remains computationally very expensive and labor intensive. MDmix simulations on the other hand, can be used systematically to address some of the common tasks in SBDD. With the advent of new tools and faster computers we expect to see an increase in the application of mixed solvent MD simulations to a plethora of protein targets to identify new drug candidates.Fil: Defelipe, Lucas Alfredo. Universidad de Buenos Aires; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Arcon, Juan Pablo. Universidad de Buenos Aires; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Modenutti, Carlos Pablo. Universidad de Buenos Aires; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Marti, Marcelo Adrian. Universidad de Buenos Aires; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Turjanski, Adrian. Universidad de Buenos Aires; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Barril, Xavier. Institucio Catalana de Recerca I Estudis Avancats

The Structural Biology of Galectin-Ligand Recognition: Current Advances in Modeling Tools, Protein Engineering, and Inhibitor Design

Galectins (formerly known as “S-type lectins”) are a subfamily of soluble proteins that typically bind β-galactoside carbohydrates with high specificity. They are present in many forms of life, from nematodes and fungi to animals, where they perform a wide range of functions. Particularly in humans, different types of galectins have been described differing not only in their tissue expression but also in their cellular location, oligomerization, fold architecture and carbohydrate-binding affinity. This distinct yet sometimes overlapping distributions and physicochemical attributes make them responsible for a wide variety of both intra- and extracellular functions, including tremendous importance in immunity and disease. In this review, we aim to provide a general description of galectins most important structural features, with a special focus on the molecular determinants of their carbohydrate-recognition ability. For that purpose, we structurally compare the human galectins, in light of recent mutagenesis studies and novel X-ray structures. We also offer a detailed description on how to use the solvent structure surrounding the protein as a tool to get better predictions of galectin-carbohydrate complexes, with a potential application to the rational design of glycomimetic inhibitory compounds. Finally, using Gal-1 and Gal-3 as paramount examples, we review a series of recent advances in the development of engineered galectins and galectin inhibitors, aiming to dissect the structure-activity relationship through the description of their interaction at the molecular level.Fil: Modenutti, Carlos Pablo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Blanco Capurro, Juan Ignacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Di Lella, Santiago. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Marti, Marcelo Adrian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentin

Kinase Activation by Small Conformational Changes

Protein kinases (PKs) are allosteric enzymes that play an essential role in signal transduction by regulating a variety of key cellular processes. Most PKs suffer conformational rearrangements upon phosphorylation that strongly enhance the catalytic activity. Generally, it involves the movement of the phosphorylated loop toward the active site and the rotation of the whole C-terminal lobe. However, not all kinases undergo such a large configurational change: The MAPK extracellular signal-regulated protein kinases ERK1 and ERK2 achieve a 50»000 fold increase in kinase activity with only a small motion of the C-terminal region. In the present work, we used a combination of molecular simulation tools to characterize the conformational landscape of ERK2 in the active (phosphorylated) and inactive (unphosphorylated) states in solution in agreement with NMR experiments. We show that the chemical reaction barrier is strongly dependent on ATP conformation and that the "active" low-barrier configuration is subtly regulated by phosphorylation, which stabilizes a key salt bridge between the conserved Lys52 and Glu69 belonging to helix-C and promotes binding of a second Mg ion. Our study highlights that the on-off switch embedded in the kinase fold can be regulated by small, medium, and large conformational changes.Fil: Lopez, Elias Daniel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Burastero, Osvaldo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Arcon, Juan Pablo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Defelipe, Lucas Alfredo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Ahn, Natalie G.. University of Colorado; Estados UnidosFil: Marti, Marcelo Adrian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Turjanski, Adrian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentin

Conformational and Reaction Dynamic Coupling in Histidine Kinases: Insights from Hybrid QM/MM Simulations

Histidine kinases (HK) of bacterial two-component systems represent a hallmark of allosterism in proteins, being able to detect a signal through the sensor domain and transmit this information through the protein matrix to the kinase domain which, once active, autophosphorylates a specific histidine residue. Inactive-to-active transition results in a large conformational change that moves the kinase on top of the histidine. In the present work, we use several molecular simulation techniques (Molecular Dynamics, Hybrid QM/MM, and constant pH molecular dynamics) to study the activation and autophosphorylation reactions in L. plantarum WalK, a cis-acting HK. In agreement with previous results, we show that the chemical step requires tight coupling with the conformational step in order to maintain the histidine phosphoacceptor in the correct tautomeric state, with a reactive δ-nitrogen. During the conformational transition, the kinase domain is never released and walks along the HK helix axis, breaking and forming several conserved residue-based contacts. The phosphate transfer reaction is concerted in the transition state region and is catalyzed through the stabilization of the negative developing charge of transferring phosphate along the reaction.Fil: Olivieri, Federico Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Burastero, Osvaldo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Drusin, Salvador Iván. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Defelipe, Lucas Alfredo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Wetzler, Diana Elena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Turjanski, Adrian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Marti, Marcelo Adrian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentin

Cosolvent-Based Protein Pharmacophore for Ligand Enrichment in Virtual Screening

Virtual screening of large compound databases, looking for potential ligands of a target protein, is a major tool in computer-aided drug discovery. Throughout the years, different techniques such as similarity searching, pharmacophore matching, or molecular docking have been applied with the aim of finding hit compounds showing appreciable affinity. Molecular dynamics simulations in mixed solvents have been shown to identify hot spots relevant for protein-drug interaction, and implementations based on this knowledge were developed to improve pharmacophore matching of small molecules, binding free-energy estimations, and docking performance in terms of pose prediction. Here, we proved in a retrospective manner that cosolvent-derived pharmacophores from molecular dynamics (solvent sites) improve the performance of docking-based virtual screening campaigns. We applied a biased docking scheme based on solvent sites to nine relevant target proteins that have a set of known ligands or actives and compounds that are, presumably, nonbinders (decoys). Our results show improvement in virtual screening performance compared to traditional docking programs both at a global level, with up to 35% increase in areas under the receiver operating characteristic curve, and in early stages, with up to a 7-fold increase in enrichment factors at 1%. However, the improvement in pose prediction of actives was less profound. The presented application makes use of the AutoDock Bias method and is the only cosolvent-derived pharmacophore technique that employs its knowledge both in the ligand conformational search algorithm and the final affinity scoring for virtual screening purposes.Fil: Arcon, Juan Pablo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Defelipe, Lucas Alfredo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Lopez, Elias Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Burastero, Osvaldo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Modenutti, Carlos Pablo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Barril, Xavier. Universidad de Barcelona; EspañaFil: Marti, Marcelo Adrian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Turjanski, Adrian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentin