Моделирование стэкинга алкалоидов пуринового ряда методом Монте-Карло

Abstract

Представлены результаты моделирования гидратации мономерных и возможных стопкообразных димерных форм алкалоидов пуринового ряда методом Монте-Карло в кластере из 200 молекул. Изучение различных форм стопкообразных пуриновых дилеров показало, что для кофеина существует один, для теофиллина – два, а для теобромина – четыре энергетически выгодных димера. Обнаружено, что основным фактором, стабилизирующим выгодные стопки, является изменение взаимодействия между молекулами воды, связанное с изменением структуры воды вокруг мономеров при их ассоциации. Проведенный анализ энергетических и структурных характеристик гидратации показал, что процесс ассоциации молекул алкалоидов в воде тесно связан с гидрофобным характером метильных групп. Изменение гидратных свойств алкалоидов пуринового ряда при переходе от мономерных форм к димерным может быть решающим при взаимодействии с биополимерами в первичных механизмах их фармакологического действия.

Представлені результати моделювання гідратації мономірних та можливих купкоподібних дімерних форм алкалоїдів пуринового ряду методом Монте-Карло в кластері із 200 молекул. Вивчення різних форм купкоподібних пуринових дімерів показало, що для кофеїну існує один, для теофіліну – два, для теоброміну – чотири енергетично вигідних дімера. Знайдено, що основним фактором, стабілізуючим вигідні купки, є змі-на взаємодії між молекулами води, яка пов'язана із зміною структури води навколо мономірів при їх асоціації. За допомогою аналізу енергетичних та структурних характеристик гідратації виявлено, що процес асоціації молекул алкалоїдів у воді тісно пов'язаний з гідрофобним характером метильних груп. Зміна гідратних властивостей алкалоїдів пуринового ряду при переході від мономірних форм до дімерних може бути вирішальним фактором при взаємодії з біополімерами в первинних механізмах їх фармакологічної дії.

Results on a Monte Carlo simulation of the hydration of monomer and possible stacked dimer forms of purine series alkaloids in the cluster of 200 molecules are presented. Investigation of different purine stacked dimers has shown that for caffeine there exists one, for theophylline two and for theobromine four dimers favourable energetically. It is found that the main factor stabilizing favourable stacks is the change in the interaction between water molecules connected with the change in water structure around monomers during their association. The analysis performed for the hydration energetic and structural characteristics has shown that the association process of the alkaloids' molecules in water is closely connected with the hydrophobic character of methyl groups. Change n the hydrated properties of purine series alkaloids upon transition from monomer forms to dimer ones may be decisive for interaction with biopolymers in the primary mechanisms of their pharmacological effect.