Аннотации:
Classification by the mechanism of action of antitumor drugs using quantitative descriptors has been carried out in this study. The dataset of drugs includes 115 compounds with known activity and mechanism of action. The structures have been taken from the National Cancer Institute database. The dataset includes: 30 structures with the mechanism of alkylation action, 23 compounds are to- poisomerase I inhibitors, 16 structures are topoisomerase II inhibitors, 17 compounds are DNA/RNA antimetabolites (dihydrofolate reductase inhibitors), 16 molecules are DNA antimetabolites, and 13 compounds are antimitotic drugs. A decision tree has been constructed for determination of each class of the compounds using 3D descriptors that have been computed by MERA software. Analysis of the results has shown that each mechanism of drug action is characterized by a set of descriptors. Important quantum-chemical descriptors of structures with mechanism for alkylation action, DNA/RNA antimetabolites, and DNA antimetabolites have been determined. Quantum-chemical and geometric descriptors for structures of topoisomerase II inhibitors and geometric descriptors for structures of topoisomerase I inhibitors have been established. An important energy descriptor for antimitotic drugs has been determined. The typical descriptor values for active and inactive structures
for each mechanism of action have been determined. The quality recognition of active structures
for each mechanism of drugs action has been determined. The highest recognition quality value of active and inactive compounds is observed in the decision tree of topoisomerase II inhibitors. The minimal recognition quality value of active and inactive compounds is observed in the decision tree of DNA/RNA-antimetabolites. The suggested decision trees can be used for determination of the action
mechanism of antitumor drugs. Проведена классификация по механизму действия противоопухолевых соединений с использованием количественных дескрипторов. Рассмотрено 115 соединений с известной активностью и механизмом действия: 30 структур алкилирующего действия, 23 соединения
- ингибиторы топоизомеразы I, 16 структур - ингибиторы топоизомеразы II, 17 соединений - антиметаболиты ДНК/РНК (ингибиторы дигидрофолатредуктазы), 16 молекул - антиметаболиты ДНК, 13 соединений - антимитотики. Структуры были взяты
из базы данных Национального Института Рака (США). С использованием дескрипторов,
рассчитанных в рамках модели MERA, построено классифицирующее правило для прогноза механизма действия противоопухолевых лекарственных средств. Определены
важные квантово-химические дескрипторы для структур алкилирующего действия, антиметаболитов
ДНК/РНК и антиметаболитов ДНК. Установлены квантово-химические и геометрические дескрипторы для ингибиторов топоизомеразы II и геометрические дескрипторы
для ингибиторов топоизомеразы I. Определен важный энергетический дескриптор
для антимитотиков. Установлены значения дескрипторов для активных и неактивных структур каждого механизма действия. Определено качество распознавания классифицирующего
правила для всех рассматриваемых механизмов действия лекарственных средств. Максимальное значение качества распознавания активных и неактивных соединений наблюдаются
у ингибиторов топоизомеразы II. Минимальное значение качества распознавания
активных и неактивных соединений наблюдаются у антиметаболитов ДНК/РНК. Предлагаемые классифицирующие правила могут использоваться для определения механизма
действия противоопухолевых соединений.
Описание:
N.N. Palko, inn_74@list.ru
V.A. Potemkin, potemkinva@susu.ru
M.A. Grishina, marialgri29@gmail.com
South Ural State University, Chelyabinsk, Russian Federation. Палько Надежда Николаевна - младший научный сотрудник Научно-исследовательской лаборатории компьютерного моделирования лекарственных средств Высшей медикобиологической
школы, Южно-Уральский государственный университет. 454080, г. Челябинск, проспект Ленина, 76. E-mail: inn_74@list.ru.
Потёмкин Владимир Александрович - кандидат химических наук, начальник Научноисследовательской
лаборатории компьютерного моделирования лекарственных средств Высшей медико-биологической школы, Южно-Уральский государственный университет. 454080, г. Челябинск, проспект Ленина, 76. E-mail: potemkinva@susu.ru.
Гришина Мария Александровна - доктор химических наук, главный научный сотрудник Научно-исследовательской лаборатории компьютерного моделирования лекарственных средств Высшей медико-биологической школы, Южно-Уральский государственный университет. 454080, г. Челябинск, проспект Ленина, 76. E-mail: marialgri29@gmail.ram.