Особливості супрамолекулярної взаємодії 6,7,8,9-тетрапдро-5#-[1,2,4]-тріазоло[4,3-а] азепінів з ізоформами циклооксигенази

Размещено на http://allbest.ru

Державна установа «Інститут фармакології та токсикології Національної академії медичних наук України»

Особливості супрамолекулярної взаємодії 6,7,8,9-тетрапдро-5#-[1,2,4]-тріазоло[4,3-а] азепінів з ізоформами циклооксигенази

О.Є. Ядловський, Л.С. Бобкова, О.Ю. Баглай,

А.М. Демченко, Т.А. Бухтіарова

м. Київ

Вступ

Попередніми дослідженнями було показано перспективність пошуку потенційних біологічно активних речовин (БАР) у рядах гетероциклічних нітрогеновмісних сполук, структура яких містить азепінове кільце, зокрема похідних 4-аміно^-(4,5,6,7тетрагідро-3Д~-азепін-2-іл)-бензенсульфонаміду [1]. Водночас залишається практично не розкритим фармакологічний потенціал сполук з базовим скаффолдом 6,7,8,9-тетрагід-ро-5Д~-[1,2,4]-тріазоло[4,3-а]азепіну.

За сучасними підходами для дослідження фармакологічного потенціалу сполук застосовують in silico молекулярний докінг. Використання методу молекулярного докінгу дозволяє провести моделювання можливого механізму дії потенційної БАР і є важливим елементом цілеспрямованого пошуку нових лікарських засобів (ЛЗ), зокрема для регулювання болю та запалення [2-5]. Відповідно до сучасних уявлень підходи, що засновані на пошуку нових інгібіторів СОХ, є одним з пріоритетних напрямів цілеспрямованого пошуку нових препаратів для контролю болю та запалення [6-8]. фармакологічний лікарський циклооксигеназа скаффолд

Мета дослідження вивчення та порівняльний аналіз особливостей супрамолекулярних взаємодій похідних тріазоло-азепіну з циклооксигеназою (СОХ-1 і СОХ-2) та визначення їхніх перспектив як потенційних нестероїдних протизапальних препаратів (НПЗП) з СОХ-залежним механізмом дії.

Матеріали та методи

Вибір мішеней для проведення докінгу. Як біомішені, що асоційовані з механізмом дії НПЗП, було вибрано й охарактеризовано за методом рентгеноструктурного аналізу три білка (3N8y, 5WBE; та 3LN1) з бази PDB (Protein Data Bank) [9].

Активний сайт зв'язування (або, як іноді також називають, кишеня зв'язування) обох ізоферментів СОХ містить видовжену гідрофобну зону, на вході до якої є важливі залишки Arg120, Tyr355, а в його дистальній частині розташований залишок Tyr385 каталітичний центр для перетворень арахідонової кислоти.

Відомо також, що активний сайт зв'язування СОХ-2 має додаткову зону, що пов'язана з СОХ-2-фармакофорами в структурі ліганду. Саме ці зони в активному сайті зв'язування СОХ є важливими для дослідження супрамолекулярних взаємодій нових лігандів і пошуку різноманітних потенційних інгібіторів з СОХ-залежним механізмом дії.

PDB структури білків (3N8y, 5WBE; та 3LN1), які містили ліганди: молекули диклофенаку, мофезолаку та целекоксибу відповідно. Саме диклофенак (1), мофезолак (селективний інгібітор СОХ-1) (2) і целекоксиб (високоселективний інгібітор СОХ-2) (3) були залучені до in silico досліджень нових сполук як препарати порівняння [10, 11] (рис. 1).

Вибір лігандів для проведення докінгу. Як ліганди використовували структури молекул на основі гетероциклу 6,7,8,9-тетрагідро-5Н"-[1,2,4]тріазоло[4,3-а]азепіну, у третьому положенні якого були замісники зі структурними фрагментами препаратів порівняння, що значною мірою дозволить визначити вплив даного гетероциклу на позицію ліганду в активному сайті зв'язування.

Такими фрагментами в структурах лігандів були пара-метилсульфамоїльний (СОХ-2 фармакофорна група), пара-метилфенільний (один з ароматичних замісників молекули целекоксибу), параметоксифенільний (ароматичний замісник молекули мофезолаку), вторинна аміногрупа (у структурі диклофенаку) та 1,2,4-тріазольний цикл (п'ятичленні азотовмісні гетероцикли: ізоксазольний у структурі мофезолаку та піразольний у структурі целекоксибу). Така модифікація структур лігандів передбачає також можливість зрозуміти роль тріазоло-азепінового та інших структурних фрагментів лігандів у супрамолекулярних взаємодіях з ізоформами СОХ.

Були досліджені ліганди на основі гетероциклу 6,7,8,9-тетрагідро-5Н"- [1,2,4]-тріазоло[4,3-а]азепіну загальної формули (рис. 2).

1 2 3

Рис. 1. Структури молекул диклофенаку, мофезолаку та целекоксибу

Примітка. 1 диклофенак, (СОХ-1) ІС₅₀ > (СОХ-2) ІС₅₀; 2 мофезолак, (СОХ-1) ІС₅₀ << (СОХ-2) ІС₅₀, 3 целекоксиб, (СОХ-1) ІС50 >> (СОХ-2) ІС5₀ [10, 11].

Рис. 2. Загальна формула гетероциклу 6789-тетрагідро-5Н-[1,24]- тріазоло[4,3-а]азепіну

Примітка. Гетероцикл шифр (IFT-y).

У третьому положенні гетероциклу 6,7,8,9 тетрагідро-5Н"-[1,2,4]-тріазоло[4,3-а]азепіну були замісники зі структурними фрагментами препаратів порівняння (табл. 1).

Табл. 1 Замісники у третьому положенні гетероциклу 6,7,8,9-тетрагідро-5Н-[1,2,4]-тріазоло[4,3-а]азепіну

Молекулярний докінг. Перед проведенням молекулярного докінгу з вибраних протеїнів видаляли молекули води та нативний ліганд. Побудову 3Б-структур нового ліганду та наступну його оптимізацію проводили в силовому полі згідно з MMFF94x за RMSD градієнта 0,01 нм [12].

З метою пошуку оптимального розміщення молекули нового ліганду на білку СОХ для кожної молекули відповідно до умов експериментів виконано 32 дослідження.

При цьому генерували різні варіанти зв'язування ліганду з протеїном, що враховували молекули з полярними атомами водню (P та L) та молекули з усіма атомами водню (PH і LH), з яких потім вибирали один оптимальний варіант.

Підготовка файлів для AutodockVina виконана в форматі AutodockTools 1.5.6 [13]. Докінг досліджуваних молекул у СОХ проведений за програмою AutodockVina за умови, що передбачала гнучкий ліганд, жорсткий рецептор [14, 15]. За результатами докінгу здійснювали 2Dта 3D-візуалізацію, використовуючи програму LigPlot+ (версія 1.4) для дослідження можливих зв'язків ліганду з амінокислотними залишками активного сайту зв'язування за схематичним 2Б-зображенням [16].

Загальну оцінку положення ліганду в комплексі «ліганд рецептор» і дослідження сайту зв'язування за амінокислотним оточенням ліганду в радіусі 4 ангстрем виконали за 3Б-візуалізацією в програмі PyMol 2.3 [17].

Особливості супрамолекулярних взаємодій ізоформ СОХ з лігандами на основі гетероциклу 6,7,8,9-тетрагідро-5Н-[1,2,4]-тріазоло[4,3-а]азепіну вивчали за докінговими формами їхніх комплексів порівняно з відповідними кристалографічними та редокінговими формами комплексів препаратів порівняння, а також лігандів між собою.

Редокінгові дослідження. Здійснили редокінг молекул препаратів порівняння щодо вибраних мішеней. Нативний ліганд видаляли з протеїну та повторно докували в сайт зв'язування, порівнюючи енергетичні параметри конформацій ліганду та визначаючи ідентичні позиції щодо нативної форми ліганду.

Редокінгові дослідження препаратів порівняння диклофенаку та мефозолаку до сайту зв'язування СОХ-1. Редокінг молекул диклофенаку (натрієвої солі та кислоти) в СОХ-1 проведено за методом напівгнучкого докінгу в програмному пакеті AutodockVina (гнучкий ліганд, жорсткий рецептор) з урахуванням усієї поверхні білкової молекули (без просторового обмеження зони зв'язування ліганду).

Для диклофенаку натрію мінімальна вільна енергія зв'язування у СОХ-1 (3N8Y), яка отримана за умови врахування полярних атомів водню для молекул ліганду та рецептору, була -8,6 ккал/моль. Для диклофенаку (кислоти) за відповідних умов мінімальна вільна енергія зв'язування у СОХ-1 (3N8Y) була -8,4 ккал/ моль. Аналогічно проведений редокінг мофезолаку у сайт зв'язування СОХ-1 (5WBE та 3N8Y). При цьому енергія зв'язування мофезолаку у СОХ-1 за аналогічних умов докінгу становила -8,3 ккал/моль і -7,4 ккал/ моль відповідно. Візуалізацію молекул диклофенаку та мофезолаку в СОХ-1 наведено на рисунку 3.

Рис. 3. 3В-Візуалізація молекул диклофенаку та мофезолаку в COX-1 (редокінгові форми, 3N8Y)

Редокінгові дослідження молекули целекоксибу до сайту зв'язування СОХ-2. За даними проведеного молекулярного моделювання (редокінг, 3LN1) знайдено, що вільна енергія зв'язування комплексу «Целекоксиб СОХ-2» за умови врахування полярних атомів водню для молекул ліганду та рецептора становила -11,9 ккал/ моль.

Для кристалографічної форми комплексу «Целекоксиб СОХ-2» (3LN1) важливими є водневі зв'язки між протоном аміногрупи сульфонамідного фрагмента целекоксибу й атомами кисню залишків Ser339, Gln178 та Leu338 відповідно (відстань 2,96 А, 3,08 А та 2,71 А відповідно), а також між атомом кисню сульфонамідного фрагмента целекоксибу та атомом водню аміногрупи гуанідинового фрагмента Arg499 (відстань 3,34 А) (рис. 4). Для визначення пріоритетності оцінювання нових лігандів важливою може бути також відстань між атомом азоту N₂ піразольного циклу та атомами кисню сульфогрупи в комплексі «Целекоксиб СОХ-2», яка становила 6,67 А.

За результатами аналізу кристалографічної та редокінгової форм комплексу «Целекоксиб СОХ-2» визначені специфічні особливості оточення ліганду залишками амінокислот, зокрема такими, як Arg499, Ala502, Ile503, Phe504, серед яких залишок Arg499 забезпечує ключову ліганд-ферментну взаємодію, що характеризує целекоксиб з сульфамідним СОХ-2 фармакофором як високоселективний (специфічний) інгібітор.

Рис. 4. Візуалізація молекули целекоксибу в комплексі з СОХ-2 (3LN1) (кристалографічна форма)

Результати та їх обговорення

Особливості супрамолекулярної взаємодії лігандів на основі гетеро циклу 6,7,8,9тетрагідро-5Н-[1,2,4]-тріазоло[4,3-а]азепіну як інгібіторів СОХ визначали за вільною енергією зв'язування, геометричними характеристиками та особливостями амінокислотного оточення лігандів в активному сайті зв'язування СОХ-2 і СОХ-1 відповідно.

Результати молекулярного докінгу лігандів на основі гетероциклу тетрагідро-5Н-[1,2,4]-тріазоло[4,3-а]азепіну з ізоформами СОХ. Вільна енергія зв'язування (Е_зв, ккал/ моль) (табл. 2). За отриманими результатами досліджені ліганди характеризуються енергіями зв'язування в межах від -7,7 ккал/моль (для IFT2354) до -8,8 ккал/моль (для IFT-386) з СОХ-1 та від -8,3 ккал/моль (для IFT-392) до -10,0 ккал/моль (для IFT^3) з СОХ-2.

Табл. 2 Енергія зв'язування тріазоло-азепінів з ізоформами циклооксигенази

Примітка. Тут і в табл. З: нд не досліджувалося.

Порівняльний аналіз відповідних комплексів лігандів (сполук і препаратів) визначив, що IFT-384 (R=3С₆Н₅ХИСИ₂-), IFT-670 (R=3-MeC₆H₄-) та диклофенак взаємодіють з СОХ-1 та СОХ-2 з рівнозначними величинами енергій зв'язування -8,6 і -8,8 ккал/ моль відповідно.

До лігандів, для яких комплекси з СОХ-2 є енергетично вигідніші, ніж комплекси з СОХ-1, належать IFT-2354 (R=4-MeCONHC₆H₄-) та IFT-298 (R=4-MeOС₆Н₄NHCH₂-) («-7,7 проти -8,8» та «-8,3 проти -9,3») ккал/моль відповідно. А комплекси тріазоло-азепінів (IFT: 301, 298, 386, у1, у3) та целекоксибу з СОХ-2 є енергетично вигідніші: -9,2; -9,3; -9,4; -9,4; -10 та -11,9 ккал/моль відповідно.

Показники лігандів ШТ-у3 та IFT-у!, IFT-386 та IFT-298 у комплексах з СОХ-2 найближчі до показників целекоксибу в його комплексі з СОХ2, як це наочно демонструє відносний показник вільної енергії зв'язування (табл. 2). Крім того, ліганди (IFT: у3, 386, у1, 298, 301) з COX-2 та целекоксиб з COX-2 переважають диклофенак з СОХ-2 у (1,14^1,05) разу та 1,35 разу відповідно (табл. 2).

Отже, згідно з отриманими значеннями енергій зв'язування досліджених лігандів з СОХ-1 і СОХ-2 та відповідного порівняння з целекоксибом (IS: (СОХ-1, ІС₅₀ >> (СОХ-2, ІС₅₀) та диклофенаком (IS: СОХ-1, ІС₅₀ > СОХ-2, ІС₅₀) можливо передбачити подвійну активність сполук щодо обох ферментів СОХ з можливою перевагою щодо СОХ-2.

Оточення лігандів амінокислотними залишками в активному сайті зв'язування циклооксигенази (СОХ-1 і СОХ-2) (табл. 3).

Табл. 3 Амінокислотне оточення лігандів в активному сайті зв'язування лізоформ циклооксигенази

Амінокислотне оточення молекули целекоксибу та інших лігандів дослідженого ряду в СОХ-2. Порівняльний аналіз оточення цих лігандів показав, що в досліджених зонах активного сайту зв'язування СОХ-2 знаходяться такі їхні спільні залишки, як His75, Val335, Leu338, Tyr341, Ser339 (без 392), Tyr341, Leu370, Tyr371, Trp373, Arg499, Phe504, Met508, Val509, Gly512, Ala513, Ser516. Важливо, що таке оточення є особливою ознакою целекоксибу як специфічного інгібітора СОХ-2, водночас для традиційних НПЗП як лігандів СОХ-2 (кристалографічні та докінгові форми) таке оточення не характерне. Тому особливою ознакою оточення досліджених лігандів (тріазоло-азепінів) є залишки амінокислот, що притаманні оточенню целекоксибу, які зумовлюють значну вірогідність механізму їхньої протизапальної дії за участю СОХ-2.

Амінокислотне оточення лігандів в активному сайті зв'язування СОХ-1. Досліджуючи оточення лігандів (тріазоло-азепінів) в активному сайті СОХ-1, були відзначені характерні для них ознаки: тріазоло-азепіновий фрагмент ліганду розташований у дистальній зоні активного сайту зв'язування -- під каталітичним центром (Tyr385); спільні залишки такі: Arg120 (без Mof, ДН, 670, 386), Val349, Tyr355 (без 670), Leu359 (без ДН), Tyr385 (без 384, 670, Cel), Trp387 (без 670), Met522, Ile523, Gly526, Ala527, Ser530, Leu531. Порівняльний аналіз оточення лігандів (традиційні НПЗП, а також целекоксиб і тріазоло-азепіни) показав, що в досліджених зонах активного сайту зв'язування СОХ-1 знаходиться до 12 спільних залишків амінокислот. Особливості комплексів досліджених лігандів з СОХ-1 і з СОХ-2 візуально продемонстровано на прикладі ліганду IFT-670 в СОХ-1 (а) і СОХ-2 (б) (рис. 5), де їхнє оточення залишками в СОХ-1 і СОХ-2 має значні відмінності, притаманні й іншим дослідженим тріазоло-азепінам.

Рис. 5. Візуалізація фрагмента ліганду IFT-670 у комплексах з СОХ-1, 3N8y (а) і СОХ-2, 3LN1 (б)

Особливості геометричних характеристик і супрамолекулярних взаємодій між СОХ-2 та похідними з метилсульфамоїльною групою в структурі ліганду. Визначені геометричні характеристики лігандів щодо залишків Arg499, His75 та Ser516.

Для міжмолекулярного комплексу ліганду IFT-y1 з СОХ-2 (Е_зв = -9,4 ккал/моль) характерними є відстані між атомом кисню пара-метилсульфамоїльної групи ліганду та атомом вуглецю в 3-му положенні гетероциклу (6,71 А/ 6,865 А), а також атомами водню аміногруп залишків Arg499 та His75 (2,192 А та 2,337 А відповідно). Але атом азоту (N1) тріазольного циклу ліганду віддалений від атому водню гідроксигрупи залишку Ser516 на > 4 А.

Характерними є аналогічні відстані в комплексі «№Т-у3 СОХ-2» (Е_зв = -10 ккал/моль): водневі зв'язки між атомами кисню пара-метилсульфамоїльної групи ліганду та воднем азоту гуанідинового фрагмента Arg499 (відстань 2,98 А), а також воднем аміногрупи Phe504 (відстань 3.32 А). Також між атомом азоту (N1) тріазольного циклу ліганду та гідроксигрупою Ser516 (відстань 3,18 А) (рис. 6).

Особливості геометричних характеристик і супрамолекулярних взаємодій між СОХ-2 та похідними з пара-метоксифенільним (IFT-301) та пара-метоксифеніламінометильним (IFT-298) замісниками.

Геометричні характеристики цих лігандів у їхніх комплексах з СОХ-2 наступні. Відстані від атомів кисню метоксигруп лігандів до: атому вуглецю (С_циклу) у 3-му положенні гетероциклу (5,602 А та 7,47 А відповідно); атому водню аміногрупи залишку Arg499 (3,475 А та 2,583 А відповідно); атому водню аміногрупи залишку His75 (2,440 А та 2,640 А відповідно); також між атомом азоту (N1) тріазольного циклу ліганду та гідроксигрупою Ser516 відстань (3,524 А та 2.295 А відповідно).

Міжмолекулярні взаємодії молекул досліджених сполук в активному сайті СОХ-2 відбуваються завдяки гідрофобним контактам зі залишками до 11 амінокислот та утворенню одного або кількох водневих зв'язків.

Особливості супрамолекулярної взаємодії 6,7,8,9-тетрагідро-5Н-[1,2,4]тріазоло[4,3-а]азепінів з СОХ-1. За показником вільної енергії зв'язування лігандів і препаратів порівняння з СОХ-1, визначеної за результатами докінгу до макромолекул 5WBE та 3N8y, було отримано результати, що не виключають вплив тріазоло-азепінів на СОХ-1 (табл. 2, 3).

Протизапальна активність. Інгібіція карагенінового набряку. Протизапальну активність похідних тріазоло-азепіну було вивчено в дослідах in vivo на моделі карагенінового набряку порівняно з диклофенаком (табл. 4) [18-20].

Досліджені тріазоло-азепіни характеризуються протизапальною дією (за виключенням IFT-384), що перевищує дію препарату порівняння у (1,56 + 1,18) разу або є співставною з нею.

Оцінка можливого механізму біологічної дії досліджених сполук з використанням молекулярного докінгу дозволила виявити особливості їхнього комлексоутворення з СОХ-1 і СОХ-2. Комплекси похідних тріазолоазепіну розміщуються в активному сайті зв'язування СОХ-2 і СОХ-1, характерному для структур комплексів з целекоксибом (СОХ-2) та диклофенаком, мофезолаком, целекоксибом (СОХ-1) відповідно. Вільна енергія зв'язування співставима з такою для препаратів порівняння.

Отримані дані дозволяють передбачити один з механізмів дії досліджених сполук, який може бути опосередкований через взаємодію з ізоферментами СОХ. Зважаючи на особливості, а саме: позицій досліджених лігандів у СОХ-2 (позицій, специфічних для СОХ-2 інгібіторів) при загальних спільних особливостях оточення лігандів у СОХ-1; вільної енергії зв'язування; характерних геометричних характеристик (особливо для СОХ-2 інгібіторів, зокрема целекоксибу) як відстаней між атомами замісника ліганду, що важливі для розміщення його в зоні СОХ-2-фармакофору, тобто, у сульфамідному фрагменті ліганду целекоксибу (6,67 А (N2_цик-O₂S) та в пара-метилсульфамоїльних (3-С_циклу-O₂S; HN-O₂S) та в пара-метоксифенільних групах (3-С_циклу-ОМе; HN-OMe): (6,71 А; 6,28 А та 6,58 А; 6,47 А відповідно), можна очікувати їхню більшу спорідненість до СОХ-2.

Протизапальна активність нових похідних тріазоло-азепіну на моделі карагенінового набряку порівняно з диклофенаком

За проведеними дослідженнями особливостей супрамолекулярної взаємодії тріазоло-азепінів з ізоформами СОХ визначено низку характеристик як критеріїв їхньої спорідненості до СОХ-2 та як додаткових даних до побудови рецепторно-орієнтованої фармакофорної моделі інгібіторів СОХ-2 (рис. 7).

Рис. 7. Співставленая позицій лігандів IFT-298 і диклофенаку у СОХ-1 (3N8Y) та IFT-y3, IFT-298 і целекоксибу у СОХ-2:

Висновки

1. Досліджено особливості комплексоутворення макромолекул СОХ-1 і СОХ-2 з молекулами на основі тріазоло-азепінового скаффолду (6,7,8,9-тетрагідро-5#-[1,2,4]-тріазоло[4,3-а]азепіну), розраховано енергію зв'язування, відносну відстань від атомів ліганду до амінокислотних залишків білка, відстані між атомами фрагмента ліганду, визначено найближче оточення лігандів залишками амінокислот і проаналізовано переважаючий тип взаємодії ліганду з СОХ-2 порівняно з таким з СОХ-1.

2. Міжмолекулярна взаємодія похідних тріазоло-азепіну характеризується енергіями зв'язування в межах від -7,7 до -8,8 ккал/моль (3N8y), від -7,1 до -8,0 ккал/моль (5WBE) з СОХ-1 та від -8,2 до -10,0 ккал/ моль (3LN1) з СОХ-2, що співставимо з характеристиками відповідних комплексів препаратів порівняння мофезолаку та диклофенаку з СОХ-1 (5WBE, 3N8Y відповідно) і диклофенаку, целекоксибу з СОХ-2 (3LN1). Ліганди з метилсульфамоїлфенільним і тріазольним фрагментами, які важливі для утворення водневих зв'язків з амінокислотними залишками активного сайту СОХ-2(Arg499, Phe504 і Ser516) характеризуються вільною енергією зв'язування, що наближається до такої для целекоксибу. а фрагмент амінокислотного оточення диклофенаку (темний) і сполуки IFT 298 (світлий) у СОХ-1; б співставлення молекул IFT-y3, IFT-298 (темний) і целекоксибу (світлий) у СОХ-2

3. Досліджені ліганди тріазоло-азепіни в активному сайті зв'язування СОХ-1 розташовані в оточенні залишків амінокислот, які притаманні оточенню препаратів порівняння. Наявність характерної додаткової зони, що представлена залишками Arg499, Ala502, Ile503, Phe504 в їхніх комплексах з СОХ-2, дозволяє передбачати, що один з механізмів протизапальної дії досліджених сполук може бути опосередкований через взаємодію з СОХ-2.

Бібліографія

1. Синтез похідних бензенсульфонамідів і вивчення їхньої спорідненості до циклооксигенази-2 методом молекулярного докінгу. С. А. Демченко, О. Ю. Баглай, Н. М. Серединська, О. Є. Ядловський, А. Є. Зелінська, Т. А. Бухтіарова, Л. С. Бобкова, А. М. Демченко. Фармакологія та лікарська токсикологія. 2020. T 14, № 1. С. 24-35.

2. Garcia-Nieto R., Perez C., Gago E. Automated docking and molecular dynamics simulations of nimesulide in the cyclooxygenase active site of human prostaglandin endoperoxid syntase-2 (COX-2). J. Computer Aided Mol. Design. 2000. V 14. P 147-160.

3. Docking studies on NSAID/COX-2 isozyme complexes using contact statistics analysis. G. Ermondia, G. Carona, R. Lawrenceb, D. Longo. J. Computer Aided Mol. Design. 2004. V. 18. P 683-696. https://doi.org/! 10.1007/s10822-004-6258-1.

4. Design, synthesis and modeling study of acylated 1,2,4-triazole-3-acetates with potential antyinflammatory activity. A. M. Abdel-Megeed, H. M. Adbel-Rhaman, G.-E. S. Alkaramany et. al. Eur. J. Med. Chem. 2009. V. 44. P 117-123.

5. Abdelall E. K.A., Kamel G. M. Synthesis of new thiazolo-celecoxib analogues as dual cyclooxygenase-2/15-lipoxygenase inhibitors: determination of regio-specific different pyrazole cyclization by 2D NMR. Eur. J. Med. Chem. 2016. V. 118 (8). P 250-258. https://doi.org/10.1016/J.ejmech. 2016.04.049.

6. Structural basis of non-steroidal anti-inflammatory drug diclofenac binding to human serum albumin. Y Zhang, P Lee, S. Liang et al. Chem. Biol. Drug Des. 2015. V. 86 (5). P 1178-1184.

7. Synthesis, computational investigation and biological evaluation of a,a-difluoromethyl ketones embodying pyrazole and isoxazole nuclei as COX inhibitors. Citarella L. Lelo, Stagno M. Cristani, Muscara V. Pase et al. Org. Biomol. Chem. 2022. V. 20. P 8293-8304. https://doi.org/10.1039/ d2ob01382g.

8. Mahesh G., Kumar A. K. Overview on the discovery and development of anti-inflammatory drugs: should the focus be on synthesis or degradation of PGE2? Journal of Inflammation Research. 2021. V. 14. P 253-263. https://doi.org/10.2147/JIR.S278514.

9. Proteins Data Bank (PDB) (онлайн-ресурс). URL: https://www.rcsb.org/.

10. Nonsteroid drug selectivities for cyclo-oxygenase-1 rather than cyclo-oxygenase-2 are associated with human gastrointestinal toxicity: a full in vitro analysis. T. D. Warner, R. Giuliano, I. Vojnovic et al. Pharmacology. 1999. V. 96. P 7563-7568.

11. Гладких Ф. В. Нестероїдні протизапальні засоби. Терапевтичні та небажані ефекти, шляхи їх оптимізації. Вінниця : ТВОРИ, 2022. 216 с. https://doi.org/ 10.46879/2022.1.

12. Thomas A. H. Merck molecular force field. I. Basis, form, scope, parameterization, and performance of MMFF94. J. Comp. Chem. 1996. V. 17. P 490-519.

13. AutodockTools 1.5.6. URL: http://autodock.scripps.edu.

14. Trott O., Olson A. J. AutoDock Vina: improving the speed and accuracy of docking with a new scoring function, efficient optimization and multithreading. Journal of Computational Chemistry, 2010. V. 31. P 455-461.

15. Autodock Vina current version is 1.1.2. URL: http://vina.scripps.edu/.

16. LigPlot+ v.1.4 multiple ligand-protein interaction diagrams for drug discovery. URL: https://www. ebi.ac.uk/thornton-srv/software/LigPlus/.

17. PyMol 2.3 (PyMOL by Schrodinger) (без активації ліцензії, обмежений інтерфейс). URL: https:// pymol.org/2/buy.html?#academic.

18. Лекарственные средства. Биоскрининг; под. ред. А. В. Стефанова. Киев : ВД «Авіцена», 1998. 252 с.

19. Патент на винахід № 115756 Україна. Застосування 3-ариламінометил-6,7,8,9-тетрагідро5H-[1,2,4]триазоло[4,3-a]азепінів, як анальгетиків. Демченко С. А., Серединська Н. М., Бухтіарова Т. А., Бобкова Л. С., Бершова Т. А., Демченко А. М. № а 2017 03263; Заявл. 05.04.2017; Опубл. 11.12.2017, Бюл. № 23.

20. Синтез й аналгезуюча активність 6,7,8,9-тетрагідро-5Н-[1,2,4]-триазоло[4,3-а] азепінів.

С. А. Демченко, Н. М. Чаленко, Т. А. Бухтіарова, Н. М. Серединська, Л. С. Бобкова, О. Є. Ядловський, А. М. Демченко. Фармакологія та лікарська токсикологія. 2018. № 4-5 (60). С. 25-31.

О. Є. Ядловський, Л. С. Бобкова, О. Ю. Баглай, А. М. Демченко,

Т. А. Бухтіарова

Особливості супрамолекулярної взаємодії 6,7,8,9-тетрагідро-5Н-[1,2,4]тріазоло[4,3-а]азепінів з ізоформами циклооксигенази

Відповідно до сучасних уявлень підходи, що засновані на пошуку нових інгібіторів СОХ, є одним з пріоритетних напрямів цілеспрямованого пошуку нових препаратів для контролю болю та запалення. Особливості міжмолекулярної взаємодії відомих нестероїдних протизапальних препаратів (НПЗП) з ізоформами циклооксигенази є важливим елементом системи оцінки біологічних ефектів у медичних технологіях спрямованого пошуку нових біологічно активних речовин.

Мета дослідження вивчення та порівняльний аналіз особливостей супрамолекулярних взаємодій похідних тріазоло-азепіну з циклооксигеназою (СОХ-1 і СОХ-2), визначення їхніх перспектив як потенційних НПЗП.

Особливості супрамолекулярної взаємодії тріазоло-азепінів як інгібіторів СОХ визначали за вільною енергією зв'язування, геометричними характеристиками лігандів та особливостями оточення досліджених молекул залишками амінокислот в активному сайті зв'язування кожної з ізоформ. Використання молекулярного докінгу для оцінки можливого механізму біологічної дії гетероциклічних сполук похідних тріазоло-азепіну дозволило виявити особливості їхнього комплексоутворення з СОХ-1 і СОХ-2.

Похідні тріазоло-азепіну розміщуються в активному сайті зв'язування СОХ-1 і СОХ-2, який є характерним для молекул целекоксибу з СОХ-2 та диклофенаку, мофезолаку, целекоксибу з СОХ-1 відповідно. Досліджені тріазоло-азепіни в активному сайті зв'язування циклооксигенази (СОХ-1 і СОХ-2) розташовані в оточенні залишків амінокислот, які притаманні оточенню відповідних препаратів порівняння. Ключовою ліганд-ферментною взаємодією тріазоло-азепінів є позиція ліганду та його взаємодія в окремій області зі залишком Arg499, як це властиво для целекоксибу. Вільна енергія зв'язування досліджених комплексів співставна з такою препаратів порівняння.

Наявність характерної додаткової зони, що представлена залишками Arg499, Ala502, Ile503, Phe504 в їхніх комплексах з ЦОГ-2, дозволяє передбачати, що один з механізмів протизапальної дії досліджених сполук може бути опосередкований через взаємодію з COX-2.

Ключові слова: тріазоло-азепіни, докінг-аналіз, інгібітори циклооксигенази, супрамолекулярна взаємодія

O. E. Yadlovskyi, L. S. Bobkova, O. Yu Baglay, A. M. Demchenko, T. A. Bukhtiarova Peculiarities of the supramolecular interaction of triazolo-azepines with isoforms of cyclooxygenase

The purpose of the study was to conduct the comparative analysis of the features of the supramolecular interaction of triazolo-azepine derivatives with cyclooxygenase (СОХ-1 and СОХ-2), and to determine their prospects as potential NSAIDs.

Features of the supramolecular interaction of triazolo-azepine derivatives as COX inhibitors were determined by the binding free energy, geometrical characteristics of the ligands, and specific environment of the molecules by amino acid residues in the active site of COX-2 and COX-1 binding.

Derivatives of triazolo-azepine are located in the active site of COX binding, which is typical for molecules of celecoxib with COX-2 and diclofenac, mofezolac, celecoxib with COX-1, respectively. Triazolo-azepines are placed in the active site of COX binding in the presence of amino acid residues, which are typical for the molecules of comparison drugs. The key interaction of triazolo-azepine derivatives is the position of the ligand and its binding to Arg499 residue in a separate cavity, as it is inherent to celecoxib. The binding energies of the investigated complexes are comparable to drugs.

Availability of characteristic additional zones with Arg499, Ala502, Ile503, Phe504 residues in complexes of triazolo-azepines with COX-2 allows us to predict the mechanism of their anti-inflammatory action which can be mediated through interaction with COX-2.

Key words: triazolo-azepines, docking analysis, cyclooxygenase inhibitors, supramolecular interaction