آشنایی با تکنیک داکینگ مولکولی

واژه ی docking یعنی لنگر انداختن. زمانی که از داکینگ مولکولی (Molecular Docking) صحبت می کنیم، هدفمون بررسی نحوه ی برهمکنش دو مولکول مختلف هست. در واقع طی این پروسه ی نرم افزاری، interaction بین دو مولکول مختلف مورد آنالیز و بررسی قرار می گیره. بسته به هدفی که داریم بهترین و پایدارترین حالت برهمکنش رو به منظور مطالعات بعدی در نظر می گیریم.

حالا این یعنی چی؟

یعنی کاهش ریسک از بین رفتن وقت و سرمایه حین تولید یک مولکول دارویی، واکسن، پروتئین نوترکیب، اپتامر و بسیاری موارد دیگه در محیط آزمایشگاه. در حقیقت هدف از انجام چنین شبیه سازی هایی رسیدن به یک دید شفاف نسبت به آزمایش هست. مثل زمانی که قبل از رفتن به فضا، فرد چندین ماه در یک محیط شبیه سازی شده قرار می گیره. آموزش های لازم به اون منتقل میشه و شرایط موجود و فاکتورهای متعدد آنالیز و بررسی می شن.

اگر چنین پروسه ای انجام نشه چند درصد احتمال پیروزی هنگام launch اصلی وجود داره؟ حالا فرض کنید دانشجو هستید و قصد دارید روی توسعه ی یک واکسن کار کنید. از قضا بودجه ی پایان نامه تون هم به شدت محدود. ممکنه پژوهشگری هستید که مدت زیادی هست که ایده ی تولید یک پروتئین نوترکیب رو در ذهن داره. اینکه احتمالات پیروزی تون رو بررسی کنید ضامن موفقیت شماست. یا اینکه ترجیح میدین از شنبه وارد محیط آزمایشگاه بشید و کار رو شروع کنید؟

اهمیت انجام داکینگ مولکولی

امروزه مطالعات بیوانفورماتیکی و انجام شبیه سازی های نرم افزاری به یکی از مهمترین اولویت های شرکت های بزرگ بیوتکنولوژی دنیا تبدیل شدن. در این کمپانی ها و با استفاده از متخصصین این حوزه همه چیز قبل از ورود به فاز آزمایشگاهی آنالیز و شبیه سازی میشه. وقتی میشه در چند روز اثر بخشی یک دارو بر تارگت پروتئینیش رو بررسی کرد، چرا میلیون ها دلار پول صرف آزمون و خطا بشه؟ از خصوصیات مهم تکنیک داکینگ مولکولی جامعیت اون هست. یعنی شما با تسلط بر این تکنیک محدود به یک حوزه ی خاص نیستید. امروز می تونید روی اثربخشی یک small molecule بر مهار یک رسپتور پروتئینی مطالعه کنید. یا اینکه فردا نحوه ی interaction پروتئین S ویروس کرونا با ACE2 رو مورد آنالیز و مطالعه قرار بدین.

تصویر فوق پروتئین S ویروس SARS-CoV-2 و داروی رمدسیویر را نشان می دهد. ساختمان سه بعدی پروتئین S از دیتابیس RCSB و ساختمان سه بعدی داروی رمدسیویر از دیتابیس PubChem به دست آمده اند.

توجه!

اما نکته ی مهم حین انجام چنین مطالعات نرم افزاری، نحوه ی تفکر شماست. اینکه صرفا اپراتور باشید و با چند کلیک ساده یک پروسه ی نرم افزاری رو طی کنید چقدر می تونه ارزشمند باشه؟ الگوریتم های اولیه داکینگ مولکولی بر اساس تئوری قفل و کلید امیل فیشر بود که در سال ۱۸۹۴ معرفی شد. بر اساس این تئوری عامل تعیین کننده در اتصال یک لیگاند به رسپتورش شکل جایگاه اتصالی بر روی رسپتور هست. اتصال زمانی رخ میده که لیگاند و جایگاه اتصالی باهم جفت بشن.

البته این تئوری در سال های بعد به سمت induced-fit سوق پیدا کرد. براساس این تئوری طی پروسه ی اتصال، لیگاند سبب تغییرات کانفورماسیونی در رسپتور میشه. قدرت و دقت پیش بینی نحوه ی برهمکنش دو مولکول توسط تکنیک داکینگ مولکولی روز به روز در حال افزایش هست. چیزی نمی تونه مانع توسعه ی نرم افزارها و پلتفورم های مرتبط بشه.

برای ورود به دنیای داکینگ مولکولی آشنایی با مفهوم بیوانفورماتیک لازم و ضروریه. می تونی در دوره بیوانفورماتیک مقدماتی دایا زیست فناوران شرکت کنی. راستی توی دایامگ، مطالب هیجان انگیز و تازه پیرامون بیوانفورماتیک رو از دست نده.