مطالعه کارایی و قدرت داروهای بیس فسفونات نسل های دوم و سوم در سلولهای استئوکلاست استخوان

پوکی استخوان شایع ترین بیماری متابولیکی استخوان است که هزینه های سرسام آوری را بر نظام بهداشت و سلامت کشور ها تحمیل می کند. در این بیماری استخوان متخلخل می شود، حجم و استحکام آن کم شده و مستعد شکستن می شود. بیس فسفونات ها موثر ترین و پر مصرف ترین دارو های ارائه شده برای درمان پوکی استخوان هستند. بیس فسفونات ها بر مبنای تفاوت در مکانیسم مولکولی شان و یا تفاوت در ساختار زنجیر جانبی شان به دو دسته بیس فسفونات های غیر نیتروژن دار(نسل اول)و نیتروژن دار تقسیم می شوند. دسته اول تاثیر خود را از طریق تبدیل شدن به آنالوگ های غیر قابل هیدرولیز atp در مایع بین سلولی سلول های استئوکلاست اعمال می کنند، در حالی که دسته قوی تر یعنی نیتروژن دار، یکی از آنزیم های مسیر سنتز موالونات یعنی fppsرا غیر فعال می کند. بیس فسفونات های غیر نیتروژن دار خود به دو گروه آمینو آلکیلی (نسل دوم) و هتروسیکلیکی (نسل سوم) تقسیم می شوند. در این پژوهش شش ترکیب از معروف ترین بیس فسفونات های نسل دوم و سوم انتخاب و بعد از آماده سازی فایل های ورودی، برای هر کدام از کمپلکس های آنها و آنزیم های هدفشان fpps، چهار محاسبه مکانیک کوانتومی fmo با استفاده از روش mp2 و مجموعه پایه 6-31(+)g(d) در محیط گازی انجام و سهم های مختلف انرژی برهمکنش بین آمینو اسید های fpps و دارو های مورد مطالعه، بر اساس روش pieda محاسبه شدند. چهار محاسبه ذکر شده با در نظر گرفتن شرط پروتونه بودن یا نبودن زنجیر جانبی بیس فسفونات ها و نیز استفاده از دو روش قطعه بندی متفاوت انجام شدند. با توجه نتایج محاسبات، آمینو اسید های باردار بیشترین نقش را در برهمکنش با بیس فسفونات ها دارند و هرچند با پروتونه کردن زنجیر جانبی بیس فسفونات ها، آمینو اسید های غیر بارداری هم به مجموعه آمینو اسید های مهم از نظر انرژی برهمکنش اضافه می شوند، ولی همچنان آمینو اسید های باردار جز مهم ترین آمینو اسید ها باقی می مانند. انرژی های برهمکنش محاسبه شده بین بیس فسفونات ها با آمینو اسید های آنزیم fpps در قالب سه دسته ضعیف، متوسط و قوی دسته بندی شدند و مشخص شد که تمرکز برهمکنش های قوی و متوسط بیشتر برای بیس فسفونات های هتروسیکلیکی و تا حدودی آیبندرونیت بوده و برهمکنش های ضعیف تر بیشتر مربوط به آلندرونیت و پامیدرونیت است.در این پژوهش اهمیت گروه های آمینی به دلیل تشکیل برهمکنش های هیدروژنی با آمینو اسید های آنزیم fpps مشخص شد. اما در ادامه مشخص شد که برهمکنش های این گروه آمینی و نیز گروه هیدروکسیل بیس فسفونات ها با آمینو اسید های اطراف، تحت تاثیر برهمکنش های هیدروژنی درون مولکولی بین گروه های عاملی خود بیس فسفونات ها است. بطوریکه درگیر شدن پامیدرونیت و آلندرونیت با این برهمکنش های درون مولکولی، باعث تضعیف برهمکنش های آنها با آنزیم fpps در مقایسه با سایر بیس فسفونات ها می شود. همچنین دلایل برهمکنش های قوی تر بیس فسفونات های هتروسیکلیکی نسبت به نسل دوم و نیز تفاوت های بین خود آنها از نظر انرژی برهمکنش، بر مبنای حضور حلقه های پنج و شش عضوی، بررسی شدند. کلیدواژه :پوکی استخوان،بیس فسفونات، آنزیم fpps، محاسبات fmo، انرژی برهمکنش.