Struktura dynamiczna metotreksatu według InsightII

Metotreksat (MTX) jest najpowszechniej stosowanym antagonistą kwasu foliowego. Wiąże się on z dehydrogenazą tetrahydrofolianową ok. 1000-krotnie silniej niż naturalny metabolit, w sposób praktycznie nieodwracalny. Ostatecznym wynikiem zahamowania aktywności enzymu jest zaburzenie syntezy DNA i RNA oraz zaburzenie innych ważnych życiowych przemian biochemicznych, prowadzących do zaburzeń wzrostu i śmierci komórki. MTX jest stosowany głównie w ostrej białaczce limfoblastycznej i szpikowej, nabłoniaku kosmówkowym, raku sutka, jajnika, płuca, w nowotworach litych głowy, szyi, nasieniaku, mięsaku kościopochodnym i w ciężkich postaciach łuszczycy oraz jako lek immunosupresyjny.
Studia molekularnej dynamiki powstały na bazie osiągnięć chemii fizycznej oraz krystalografii. Do badań nad dynamiką molekularną metotreksatu wykorzystano moduł Discover 3.1 programu InsightII. Discover jest programem, przy użyciu którego można prześledzić molekularne mechaniczne i dynamiczne procesy czasozależne (np. dyfuzja) z rozdzielczością sięgającą pikosekund. Przy jego użyciu można wykonać minimalizację energii optymalizując konformację molekuły i przypisując bariery energetyczne związane ze zmianami torsyjnymi. Umożliwia przeprowadzenie symulacji cząsteczki zachodzącą pod wpływem takich warunków jak: zmiany temperatury, ciśnienia, zmiany energii wiązań, atomów oraz obecność leków, kofaktorów i syntetycznych związków.
Analizując swobodną energię program wykorzystuje efekty entropowe. Używając odpowiednich metod Discover'a można prześledzić interakcje zachodzące pomiędzy molekułami: enzym-substrat, polimer-polimer, receptor-ligand. Molekularna dynamika daje możliwość produkcji trójwymiarowych struktur biochemicznych z interesującymi nas odległościami i kątami między wiązaniami.
Z użyciem Discover'a dynamikę molekularną metotreksatu prowadzono w temperaturze 300, 320, 340 K w czasie 100 ps. Śledzono wartości kątów dwuściennyh i energii wewnętrznej determinujące struktury przestrzenne cząsteczki. Uzyskane struktury porównano z konformacją MTX, jaką przyjmuje ten związek w kompleksie z białkiem dehydrogenazą tetrahydrofolianową. Celem tych obserwacji jest relacja pomiędzy swobodną strukturą izolowanej cząsteczki liganda a formą jaką ten związek przyjmuje w kompleksie z białkiem. Ponadto obserwowano RMS-fluktuacyjny, za pomocą którego określono rozkład stopnia elastyczności w obrębie cząsteczki. Obserwacja ta jest konieczna do oceny prawdopodobieństwa wiązania się MTX do nośników leków.