Structural and chemical basis for anticancer activity of a series of 'beta'-tubulin ligands: molecular modeling and 3D QSAR studies

Abstract

An important approach to cancer therapy is the design of small molecule modulators that interfere with microtubule dynamics through their specific binding to the ²-subunit of tubulin. In the present work, comparative molecular field analysis (CoMFA) studies were conducted on a series of discodermolide analogs with antimitotic properties. Significant correlation coefficients were obtained (CoMFA(i), q² =0.68, r²=0.94; CoMFA(ii), q² = 0.63, r²= 0.91), indicating the good internal and external consistency of the models generated using two independent structural alignment strategies. The models were externally validated employing a test set, and the predicted values were in good agreement with the experimental results. The final QSAR models and the 3D contour maps provided important insights into the chemical and structural basis involved in the molecular recognition process of this family of discodermolide analogs, and should be useful for the design of new specific ²-tubulin modulators with potent anticancer activity.

Uma estratégia importante para a terapia do câncer é o planejamento de modulares que interferem na dinâmica dos microtúbulos através de sua ligação específica à subunidade ² da tubulina. No presente trabalho, estudos de análise comparativa dos campos moleculares (CoMFA) foram realizados com uma série de análogos do discodermolídeo com ação antimitótica. Resultados significativos foram obtidos (CoMFA(i), q² =0,68, r² =0,94; CoMFA(ii), q² = 0,63, r² =0,91), indicando a elevada consistência interna e externa dos modelos gerados empregando duas estratégias independentes de alinhamento estrutural. Os modelos foram validados externamente com um conjunto teste e os valores preditos apresentaram boa concordância com os resultados experimentais. Os modelos de QSAR e os mapas de contorno 3D forneceram importantes informações sobre as bases químicas e estruturais envolvidas no processo de reconhecimento molecular dessa família de análogos do discodermolídeo, sendo uma valiosa ferramenta no planejamento de novos moduladores específicos da ²-tubulina com potente atividade antitumoral.