Ключові слова
GFB-887
сайт звʼязування
ADMET
молекулярний докінг
гладенькі м’язи
Анотація
Родина каналів транзієнтного рецепторного потенціалу (TRP), зокрема канонічні канали TRPC4 і TRPC5, відіграє ключову роль у регуляції кальцієвого сигналювання, мембранної збудливості та скоротливої активності гладеньких м’язів. Фармакологічна модуляція цих каналів розглядається як перспективний підхід для впливу на функцію шлунково-кишкового тракту та інші фізіологічні процеси. Низькомолекулярний інгібітор GFB-887 є клінічно досліджуваною сполукою, однак молекулярні деталі його взаємодії з TRPC4 залишаються недостатньо охарактеризованими. Мета дослідження – з’ясувати можливий характер взаємодії GFB-887 з каналом TRPC4 на основі структурного моделювання та співставити отримані in silico результати з функціональним впливом сполуки на карбахол-індуковану скоротливість гладеньких м’язів тонкої кишки миші. Методи дослідження включали обґрунтоване визначення потенційного сайту зв’язування у структурі TRPC4 шляхом поєднання геометричного прогнозування порожнин (Fpocket) із літературно зумовленою пріоритезацією амінокислотних залишків за допомогою аналізу наукових публікацій. Молекулярний докінг GFB-887 проводили з використанням програми AutoDock 4.2.6 на основі кріо-електронної мікроскопії (кріо-ЕМ) структури TRPC4 миші (PDB ID: 5Z96). In silico оцінку ADMET-властивостей виконували із застосуванням моделей машинного навчання, натренованих на публічно доступних наборах даних платформи Therapeutics Data Commons. Функціональні ефекти GFB-887 оцінювали методом ізометричної тензометрії на ізольованих сегментах ileum тонкої кишки миші. Результати показали, що найімовірніший сайт зв’язування GFB-887 локалізується в трансмембранному регіоні S1–S4 (VSL-домені) TRPC4, що узгоджується з даними кріо-ЕМ структур комплексів TRPC4 з іншими інгібіторами серії GFB. Обрана докінгова поза характеризувалася енергією зв’язування − 8,11 ккал/моль і стабілізувалася системою гідрофобно-ароматичних і полярних взаємодій із функціонально значущими амінокислотними залишками. Прогноз ADMET-властивостей вказав на високу ймовірність ефективної кишкової абсорбції та фармакокінетичний профіль, сумісний із клінічними спостереженнями. У функціональних експериментах попередня інкубація з GFB-887 (10 мкмоль/л) знижувала карбахол-індуковану скоротливу відповідь ileum тонкої кишки миші приблизно до 40–50 % від контрольного рівня. Отримані структурні та функціональні дані узгоджено свідчать про залучення TRPC4-опосередкованих механізмів до холінергічного збудження гладеньких м’язів кишечника та підтримують гіпотезу про інгібувальну дію GFB-887 через зв’язування у VSL-домені каналу. Поєднання in silico та in vitro підходів є доцільним для подальшого уточнення молекулярних механізмів дії TRPC-модуляторів і їхньої трансляційної релевантності.
Посилання
2. Structure of the mouse TRPC4 ion channel. J. Duan, Z. Li, J. Li et al. Nature Communications. 2018. V. 9. P. 3102.
3. Structural basis of TRPC4 regulation by calmodulin and small-molecule inhibitors. D. Vinayagam, D. Qiu, J. Yang et al. eLife. 2020. V. 9. P. e60603.
4. Structural basis for human TRPC5 channel inhibition by two distinct inhibitors. K. Song, M. Wei, W. Guo et al. eLife. 2021. V. 10. P. e63429.
5. Identification of ML204, a novel potent antagonist that selectively modulates native TRPC4/C5 ion channels. M. Miller, J. Shi, Y. Zhu et al. Journal of Biological Chemistry. 2011. V. 286 (38). P. 33436–33446.
6. (−)-Englerin A is a potent and selective activator of TRPC4 and TRPC5 calcium channels. Y. Akbulut, H. J. Gaunt, K. Muraki et al. Angewandte Chemie International Edition. 2015. V. 54 (12). P. 3787–3791.
7. Pico145 inhibits TRPC4-mediated mICAT and postprandial small intestinal motility. D. O. Dryn, M. I. Melnyk, R. S. Bon et al. Biomedicine & Pharmacotherapy. 2023. V. 168. P.115672.
8. Safety and efficacy of GFB-887, a TRPC5 channel inhibitor, in patients with focal segmental glomerulosclerosis, treatment-resistant minimal change disease, or diabetic nephropathy: TRACTION-2 trial design. L. Walsh, J. F. Reilly, C. Cornwall et al. Kidney International Reports. 2021. V. 6 (10). P. 2575–2584.
9. Leveraging large language models for literature-driven prioritization of protein binding pockets. R. Stratiichuk, M. Melnychenko, I. Koleiev et al. Bioinformatics. 2025. V. 41 (8). P. btaf449.
10. Le GuillouxV., Schmidtke P., Tuffery P. Fpocket: an open source platform for ligand pocket detection. BMC Bioinformatics. 2009. V. 10. P. 168.
11. AutoDock4 and AutoDockTools4: Automated docking with selective receptor flexibility. G. M. Morris, R. Huey, W. Lindstrom et al. Journal of Computational Chemistry. 2009. V. 30 (16). P. 2785–2791.
12. Automated docking using a Lamarckian genetic algorithm and an empirical binding free energy function. G. M. Morris, D. S. Goodsell, R. S. Halliday et al. Journal of Computational Chemistry. 1998. V. 19 (14). P. 1639–1662.
13. Improving ADMET prediction with descriptor augmentation of Mol2Vec embeddings. R. Stratiichuk, N. Shevchuk, R. Kyrylenko et al. bioRxiv. 2025. https://doi.org/10.1101/2025.07.14.664363.
14. Therapeutics Data Commons: Machine learning datasets and tasks for drug discovery and development. K. Huang, T. Fu, W. Gao et al. arXiv. 2021. V. 2102. P. 09548. https://arxiv.org/abs/2102.09548.
15. Electron cryo-microscopy structure of the canonical TRPC4 ion channel. D. Vinayagam, T. Mager, A. Apelbaum et al. eLife. 2018. V. 7. P. e36615.
16. Artificial intelligence foundation for therapeutic science. K. Huang, T. Fu, W. Gao et al. Nature Chemical Biology. 2022. V. 18 (10). P. 1033–1036.
17. Transplanted organoids empower human preclinical assessment of drug candidate for the clinic. A. D. Westerling-Bui, E. M. Fast, T. W. Soare et al. Science Advances. 2022. V. 8 (27). P. eabj5633.
18. ClinicalTrials.gov. (n.d.). A first-in-human, phase 1, placebo-controlled study to evaluate the safety, tolerability, and pharmacokinetics of GFB-887 (Identifier: NCT03970122). ClinicalTrials.gov. RLU: https://clinicaltrials.gov/study/NCT03970122.
19. Excitation-contraction coupling in gastrointestinal and other smooth muscles. T. B. Bolton, S. A. Prestwich, A. V. Zholos, D. V. Gordienko. Annual Review of Physiology. 1999. V. 61. P. 85–115.
20. Deletion of TRPC4 and TRPC6 in mice impairs smooth muscle contraction and intestinal motility in vivo. V. V. Tsvilovskyy, A. V. Zholos, T. Aberle et al. Gastroenterology. 2009. V. 137 (4). P. 1415–1424.
21. Zholos A. V., Melnyk M. I., Dryn D. O. Molecular mechanisms of cholinergic neurotransmission in visceral smooth muscles with a focus on receptor-operated TRPC4 channel and impairment of gastrointestinal motility by general anaesthetics and anxiolytics. Neuropharmacology. 2024. V. 242. P. 109776.
22. Acute treatment with a novel TRPC4/C5 channel inhibitor produces antidepressant and anxiolytic-like effects in mice. L. P. Yang, F. J. Jiang, G. S. Wu et al. PLOS ONE. 2015. V. 10 (8). P. e0136255.
23. Treatment with HC-070, a potent inhibitor of TRPC4 and TRPC5, leads to anxiolytic and antidepressant effects in mice. S. Just, B. L. Chenard, A. Ceci et al. PLOS ONE. 2018. V. 13 (1). P. e0191225.