Компьютерное моделирование органических форм цинка и селена на основе белка коллагена
Автор: Болхонов Б.А., Жамсаранова С.Д., Шалбуев Д.В., Тумурова Т.Б.
Журнал: Вестник Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления @vestnik-esstu
Статья в выпуске: 2 (93), 2024 года.
Бесплатный доступ
Данная статья представляет результаты исследований, целью которых являлась разработка теоретической компьютерной модели формирования органических форм цинка и селена на основе возможности их взаимодействия с коллагеновой матрицей. В качестве органического носителя был выбран коллаген. С применением программного обеспечения HyperChem v8.0 были использованы квантово-химические, полуэмпирические и молекулярно-динамические методы для изучения изменений молекулярных свойств и проведения квантово-механического моделирования атомных структур. Молекулярные структуры органических форм микроэлементов с аминокислотами были созданы и оптимизированы геометрически. Рассмотрены различные варианты и комбинации соединений цинка и селена с четырьмя аминокислотами, наиболее часто встречаемыми в коллагене. Оценка корректности геометрической оптимизации, минимизации потенциальной энергии и сбалансированности энергетических свойств системы проводилась на основе суммарной энергии компонентов. Полученные результаты указывают на потенциально возможное взаимодействие микроэлементов с аминокислотами коллагена.
Коллаген, микронутриенты, микроэлементы, молекулярный докинг, энергия связи
Короткий адрес: https://sciup.org/142241935
IDR: 142241935 | DOI: 10.53980/24131997_2024_2_46
Список литературы Компьютерное моделирование органических форм цинка и селена на основе белка коллагена
- Shini S., Sultan A., Bryden W.L. Selenium Biochemistry and Bioavailability: Implications for Animal Agriculture // Agriculture. - 2015. - Vol. 5, N 4. - P. 1277-1288. - DOI: 10.3390/agriculture5041277.
- Wang J., Um P., Dickerman B.A. et al. Zinc, Magnesium, Selenium and Depression: A Review of the Evidence, Potential Mechanisms and Implications // Nutrients. - 2018. - Vol. 10, N 5. - P. 584. - DOI: 10.3390/nu10050584.
- Maret W. Zinc biochemistry: from a single zinc enzyme to a key element of life // Biofactors. - 2013. - Vol. 40, N 1. - P. 27-40. - DOI: 10.1002/biof.1114.
- Мазо В.К., Гмошинский И.В., Ширина Л.И. Новые пищевые источники эссенциальных микро-элементов-антиоксидантов. - М.: Миклош, 2009. - 208 с.
- MeyerM. Processing of collagen based biomaterials and the resulting materials properties // Biomedical Engineering Online. - 2019. - Vol. 18, N 1. - P. 24.
- Wang Y. [et al.]. Advanced functional biocomposites based on collagen nanofibers for high-quality leather processing: a review // Journal of Science: Advanced Materials and Devices. - 2021. - Vol. 6, N 2. -P.153-166.
- Shoulders M.D., Raines R.T. Collagen structure and stability // Annual Review of Biochemistry. -2009. - Vol. 78. - P. 929-958.
- Heino J. The collagen family members as cell adhesion proteins // Bioessays. - 2007. - Vol. 29, N 10. - P.1001-1010.
- Sklenarova R. [et al.]. Collagen as a biomaterial for skin and cornea wound healing // Journal of Functional Biomaterials. - 2022. - Vol. 13, N 4. - P. 249.
- Metzmacher I. [et al.]. In vitro binding of matrix metalloproteinase-2 (MMP-2), MMP-9, and bacterial collagenase on collagen wound dressings // Wound Repair and Regeneration. - 2007. - Vol. 15, N 4. -P.549-555.
- Schonfelder U. [et al.]. Influence of selected wound dressings on PMN elastase in chronic wound fluid and their antioxidative potential in vitro // Biomaterials. - 2005. - Vol. 26, N 33. - P. 6664-6673.
- Dhavalikar P., Maleckis K., Lorenz C. et al. Review of integrin-targeting biomaterials in tissue engineering // Advanced Healthcare Materials. - 2020. - Vol. 9, N 23. - P. 2000795.
- Ramachandran K.I., Deepa G., Namboori K. Computational chemistry and molecular modeling: principles and applications. - Springer Science & Business Media, 2008.
- Миронов А. Роль компьютерного моделирования в биохимических исследованиях // Журнал компьютерной химии. - 2015. - Т. 20, № 3. - С. 112-125.
- Трошина Е.А., Сенюшкина Е.С. Роль цинка в процессах синтеза и метаболизма гормонов щитовидной железы // КЭТ. - 2020. - № 3. - С. 25-30.
- Заикина И.В., Комлева Н.Е., Микеров А.Н. Роль витамина D, цинка и селена в развитии неинфекционных заболеваний (обзор литературы) // Гигиена и санитария. - 2021. - Т. 100, № 7. - С. 730-735.
- Жамсаранова С.Д., Лыгденов Д.В., Соколов Д.В. и др. Создание гипотетической компьютерной модели органических форм микроэлементов // Вестник ВСГУТУ. - 2019. - № 3 (74). - С. 26-34.
- Тарасова Л.В. Роль селена, цинка и марганца в патогенезе хронического гастрита и язвенной болезни двенадцатиперстной кишки // Медицинский альманах. - 2012. - № 2.
- Schwarz M. [et al.]. Crosstalk of Nrf2 with the trace elements selenium, iron, zinc, and copper // Nutrients. - 2019. - Vol. 11, N 9. - P. 2112.
- Pinzi L., Rastelli G. Molecular docking: shifting paradigms in drug discovery // International journal of molecular sciences. - 2019. - Vol. 20, N 18. - P. 4331.
- Ning C. et al. Efficient multivariate analysis algorithms for longitudinal genome-wide association studies // Bioinformatics. - 2019. - Vol. 35, N 23. - P. 4879-4885.
- Блатов В.А., Шевченко А.П., Пересыпкина Е.В. Полуэмпирические расчетные методы квантовой химии. - 2-е изд. - Самара: Универс-групп, 2005. - 32 с.
- Protein Data Bank. - URL: http://www.rcsb.org
- Ricard-Blum S. The collagen family // Cold Spring Harbor Perspectives in Biology. - 2011. - Vol. 3, N 1. - P. a004978. - DOI: 10.1101/cshperspect.a004978.
- Sahi P.K., Giri D.K., Singh R. et al. Selenium nanoparticles as a potential agent for treating inflammatory bowel diseases // Journal of Biomedical Materials Research Part A. - 2019. - Vol. 107, N 1. - P. 202215. - DOI: 10.1002/jbm.a.36533.
