G Protein-Coupled Receptors - Modeling and Simulation

گیرنده های جفت شده با پروتئین G (GPCRs) گیرنده های گذرنده هپتامارپیچی هستند که محرک های خارج سلولی را به سیگنال دهی درون سلولی و در نهایت به پاسخ های بیولوژیکی تبدیل می کنند. از آنجایی که GPCRها برای تقریباً 40 درصد از داروهای مدرن اهداف طبیعی هستند، جای تعجب نیست که آنها موضوع تحقیقات شدید بوده اند. با وجود حجم داده‌های تولید شده در طول سال‌ها، کشف لیگاندهای این گیرنده‌ها با خواص درمانی بهینه کار ساده‌ای نیست و مطمئناً برای سال‌ها به دلیل فقدان اطلاعات ساختاری با وضوح بالا در مورد این گیرنده‌ها با مشکل مواجه شده است. خوشبختانه، از سال 2007 افزایش مستمر ساختارهای کریستالی با وضوح بالا این گیرنده‌ها وجود داشته است و این اطلاعات، ادغام شده با استنتاج‌های دینامیکی از روش‌های محاسباتی و تجربی، پتانسیل زیادی برای کشف داروهای جدید و بهبود یافته دارد. این کتاب که برای اولین بار دیدگاه های پیشرفته ای را در مورد مدل سازی و شبیه سازی GPCR ارائه می دهد، در 4 قسمت تقسیم شده است. در بخش اول، تاثیر ساختارهای کریستالی GPCR در حال حاضر بر روی مدل‌سازی ساختاری به طور گسترده مورد بحث قرار گرفته است، همانطور که بینش‌های حیاتی از شبیه‌سازی‌ها در بخش دوم کتاب مورد بحث قرار گرفته است. بخش سوم پیشرفت‌های اخیر در کشف لیگاندهای منطقی و مدل‌سازی ریاضی را گزارش می‌کند، در حالی که بخش چهارم مروری بر ابزارها و منابع بیوانفورماتیکی است که برای GPCR‌ها در دسترس هستند.

G protein-coupled receptors (GPCRs) are heptahelical transmembrane receptors that convert extra-cellular stimuli into intra-cellular signaling, and ultimately into biological responses. Since GPCRs are natural targets for approximately 40% of all modern medicines, it is not surprising that they have been the subject of intense research. Notwithstanding the amount of data generated over the years, discovering ligands of these receptors with optimal therapeutic properties is not straightforward and has certainly been hampered for years by the lack of high-resolution structural information about these receptors. Luckily, there has been a steady increase of high-resolution crystal structures of these receptors since 2007, and this information, integrated with dynamic inferences from computational and experimental methods, holds great potential for the discovery of new, improved drugs. This book, which provides, for the first time, state-of-the-art views on modeling and simulation of GPCRs, is divided into 4 parts. In the first part, the impact of currently available GPCR crystal structures on structural modeling is discussed extensively as are critical insights from simulations in the second part of the book. The third part reports recent progress in rational ligand discovery and mathematical modeling, whereas the fourth part provides an overview of bioinformatics tools and resources that are available for GPCRs.