分子对接和动力学模拟提高嗜热蛋白酶PhpI的活力

通过分子对接和动力学模拟对嗜热蛋白酶的分子进行改造, 确定蛋白酶PH1704(PhpI)定点突变残基, 并通过分子生物学实验进行验证. 突变体K43C的蛋白酶活力提高了5.8倍. 分子动力学模拟结果表明, 经过8 ns的动力学模拟后, K43C突变体二级结构由野生型的S2片层(F11-E12-D13)变成环状结构. E12和K43均是活性位点的重要残基, 这种变化将导致活性位点的柔性增强, 有利于催化反应的发生.     

HIV蛋白酶抑制剂——利迪链菌素的分子对接研究

用分子对接的方法, 对利迪链菌素的抗HIV蛋白酶活性进行了研究. 为了更准确地反映利迪链菌素分子与酶蛋白结合的情况, 充分考虑受体活性部位的柔性, 采用了FlexX(初步对接)和Flexidock(精确对接)分两步将配体与受体进行对接. 在初步对接中, 设计了不同的受体活性部位来考察是否有结合水分子参与抑制剂与酶的结合. 对一种作用方式已知的非肽类HIV蛋白酶抑制剂Aha006进行的对接研究显示, 分子模拟的结果与实际情况吻合得较好, 证明了本文所采用的方法的可靠性. 利迪链菌素与蛋白酶活性部位的对接结果显示, 配体分子与受体之间的结合没有结合水分子的参与, 两者通过5对氢键作用结合成为稳定的复合物. 利迪链菌素占据结合腔, 覆盖了蛋白酶的活性三联体Asp25-Thr26-Gly27, 从而起到抑制其生物活性的作用.     

由3D-QSAR、分子对接和分子动力学模拟研究吲唑类化合物与PI3Kδ抑制剂的相互作用

磷酸肌醇3-激酶δ(PI3Kδ)参与慢性阻塞性肺疾病的炎性过程并且被鉴定为一个新的潜在治疗靶点。本文采用三维定量构效关系(3D-QSAR)、分子对接和分子动力学方法研究了47个吲唑类化合物与P13Kδ激酶的相互作用,并建立了相应的模型。其中,比较分子场分析(CoMFA)模型q~2=0.719,r~2=0.972;比较分子相似性指数分析(CoMSIA)模型q~2=0.649,r~2=0.983,表明所建的QSAR模型具有稳定可靠的预测能力。CoMFA和CoMSIA等势图形象地描述了不同的场效应对活性的影响,其中立体场、疏水场及氢键受体场对活性有较大的贡献。接着采用分子对接探索小分子化合物与P13Kδ的结合模式,结合模式显示吲唑类化合物主要通过氢键作用与疏水作用与P13Kδ紧密结合,并且通过分子动力学模拟进一步验证了对接结果。最后根据等势图、对接模式和分子动力学模拟获取的信息设计了8个化合物,研究表明它们均能与PI3Kδ较好结合。     

噻吩并嘧啶类FLT3抑制剂结合模式预测与分析

FLT3(FMS样酪氨酸酶III)是酪氨酸激酶受体(RTKIII)成员之一,其异常超表达或突变与急性髓细胞白血病(AML)呈现非常大的相关性,成为治疗AML的重要靶位点。本文采用不同的方法对FLT3活性位点进行了预测,利用分子对接、分子动力学以及药效团分析研究了新型嘧啶类化合物与FLT3的相互作用与结合模式。分子对接得到的结合模式与分子动力学模拟得到的结果一致,结合药效团分析表明该嘧啶类化合物主要通过疏水相互作用和氢键与FLT3激活位点结合,从而起到抑制作用。本研究对以FLT3为靶点的嘧啶类抑制剂的开发提供了理论和实验依据。     

基于计算模拟与光谱法研究细胞色素CYP2C9与双酚A的相互作用

基于分子对接、分子动力学模拟、紫外吸收光谱法、荧光光谱法与红外光谱法,研究了细胞色素CYP2C9与双酚A (BPA)之间的相互作用。分子对接研究表明,对接位点位于Thr364附近的空腔,结合能为-7. 51 kcal/mol;分子动力学模拟观察了10 ns内蛋白的整体构象变化,发现Thr364也是BPA与CYP2C9发生相互作用时的结合位点。光谱学研究发现CYP2C9与双酚A结合发生荧光增强现象,并且它们间的相互作用力主要为疏水作用力;二级结构中β-转角、无规则卷曲与β-折叠等也发生明显变化;随着底物浓度增加紫外吸收峰有明显上升且伴随红移。模拟计算与光谱检测均表明CYP2C9与BPA间存在较强的相互作用。     

5'-羟基-2,2',4,4',5-五溴二苯醚与人血清白蛋白结合特征研究

在模拟生理环境下,通过稳态荧光光谱、时间分辨荧光光谱、傅立叶变换红外光谱和三维荧光光谱等方法研究了5'-羟基-2,2',4,4',5-五溴二苯醚(5'-OH-BDE-99)与人血清白蛋白的结合特征,并结合分子对接与分子动力学模拟技术对其作用机制进行了分析。荧光光谱实验、非辐射能量转移理论及动力学模拟研究表明,5'-OH-BDE-99能使HSA发生猝灭作用,且猝灭机制为静态猝灭。傅立叶变换红外光谱、三维荧光光谱及动力学模拟研究表明,5'-OH-BDE-99可诱导HSA构象和周围环境发生变化。此外,分子对接和热力学方法研究表明,二者间的主要作用力为疏水作用力。     

PKA酶及其抑制剂balanol的计算化学*

蛋白激酶通过磷酸化蛋白底物来调节细胞内的信号转导途径,是重要的药物设计靶标。蛋白激酶A（PKA）是最早获得催化结构域X衍射晶体结构的激酶,是蛋白激酶家族中代表性结构。本文综述了PKA在计算化学领域的研究进展,包括PKA全酶以及它的催化（C）亚基和调节(R)亚基在水溶液中的分子动力学模拟研究,磷酰基转移机理和C亚基与其抑制剂balanol的结合自由能预测、柔性对接。分子动力学、分子对接、同源模建、QM/MM等计算机辅助设计方法在该体系中得到运用。     

基于分子对接、分子动力学模拟的新型酰胺-膦酸酯类hsEH抑制剂的QSAR研究

结合定量结构-活性相关(QSAR)技术和分子对接、分子动力学(MD)模拟,研究了新型酰胺-膦酸酯类衍生物与可溶性环氧化物水解酶(hsEH)结合的相互作用特征.二维QSAR模型表现出较好的拟合能力和预测能力(r~2=0.942,q2=0.918),并且模型表明酰胺-膦酸酯类衍生物中C—N键的频数对hsEH活性抑制能力具有重要影响.采用比较分子力场分析方法(CoMFA)和比较分子相似性指数分析方法(CoMSIA)建立了相关性显著、预测能力强的三维QSAR定量模型(CoMFA:r~2=0.986,q2=0.619;CoMSIA:r~2=0.912,q2=0.630),模型指出疏水作用力、静电作用力和氢键作用力对hsEH活性抑制能力有重要的影响.二维QSAR模型的预测结果更为准确,三维QSAR模型更为直观地表现了由于分子结构差异导致不同的力场效应对预测结果的影响.分子对接结果指出了分子内酰胺基团、膦酸酯基团、以及—NH—分子结构能与氨基酸残基HIS524,ASP335,TYR383,TYR466,GLN384和Trp525形成稳定氢键来增加结合的稳定性,并且小分子受到氢键作用力的同时还受到结合位点疏水残基的强疏水作用力和芳香性π环之间相互吸引的π-π堆积的非共价键作用.分子动力学模拟通过残基结合后的柔性差异变化验证了结合位点分子对接结果的可靠性,结合自由能也为对接作用机制的合理性提供了验证.     

螺环吲哚类MDM2抑制剂的分子对接、定量构效关系和分子动力学模拟

采用分子对接、三维定量构效关系(3D-QSAR)和分子动力学方法研究了21个螺环吲哚类化合物与MDM2蛋白的相互作用, 并建立了相关预测模型. 比较分子场分析法(CoMFA)和比较分子相似性指数分析法(CoMSIA)模型的交互验证相关系数q²分别为0.573 和0.651, 非交互验证相关系数r²分别为0.948和0.980. 分子对接得到的结合模式与分子动力学模拟得到的结果一致, 结合模式表明该类螺环吲哚化合物主要通过疏水相互作用和氢键与MDM2结合. 基于上述相互作用模型设计并合成了6个新结构螺环吲哚化合物, 并在MDM2高表达的前列腺癌LNCaP细胞株上测定其活性, 结果表明化合物5, 6的半数抑制浓度均低于1μg·mL^-1, 可作为新的抗肿瘤药物先导化合物进一步深入研究. 本研究对以MDM2为靶点的新结构螺环吲哚类抑制剂的开发提供了理论和实验依据.     

人类2-氨基3-羧基粘康酸6-半醛脱羧酶(ACMSD)与底物及抑制剂作用模型的理论研究

利用同源模建和分子动力学模拟方法构建了人类2-氨基3-羧基粘康酸6-半醛脱羧酶(hACMSD)的三维结构, 并利用Profile-3D和Procheck等方法评估了模型的可靠性. 在此基础上, 用分子对接程序(Affinity), 将其底物2-氨基3-羧基粘康酸6-半醛(ACMS)和抑制剂喹啉酸(QA)分别与hACMSD进行对接, 获得了复合物结构的理论模型. 通过配体与受体之间相互作用能和结构分析给出了底物和抑制剂的具体结合方式, 明确了hACMSD与底物和抑制剂结合时起重要作用的氨基酸残基.     

拟南芥TIR1与生长素IAA相互作用的分子对接及分子动力学研究

基于最新得到的拟南芥运输抑制剂响应蛋白质1(TIR1)与吲哚乙酸(IAA)复合物的晶体结构, 使用分子对接方法和分子动力学方法对TIR1与生长素IAA相互作用的方式进行了研究. 分子对接结果表明, 通过逐级考察辅酶InsP₆和中心水分子的影响, 发现辅酶InsP₆和中心水分子对生长素IAA正确结合到活性位点有重要作用. 分子动力学结果表明, 复合物体系在整个模拟过程中较为稳定, 2个水分子相继作为中心水分子与生长素IAA形成了稳定的氢键作用, IAA与活性位点处残基的相互作用与晶体结构相比略有差异.     

人类丝氨酸消旋酶的同源模建及其与多肽类抑制剂的分子对接

利用同源模建和分子动力学模拟方法构建了人类丝氨酸消旋酶(hSR)的三维结构, 并利用profile-3D和procheck方法评估了模型的可靠性. 在此基础上用分子对接程序(affinity)将多肽类抑制剂A和B分别与hSR进行对接, 获得了其复合物结构的理论模型. 通过配体与受体之间相互作用能和结构分析给出了此类抑制剂与hSR的具体结合方式, 明确了hSR与此类抑制剂结合时起重要作用的氨基酸残基, 为基于人类丝氨酸消旋酶三维结构的药物设计提供重要的参考信息.     

二苯乙烯类LSD1抑制剂的分子对接及分子动力学模拟研究

本研究基于二苯乙烯的结构活性关系,设计了10个组蛋白赖氨酸特异性去甲基化酶1(LSD1)新型抑制剂.采用分子对接的方法并根据对接打分结果对得分最高的化合物进行分子动力学模拟,研究分析小分子和LSD1的相互作用机制,并对其进行ADME(吸收、分布、代谢和排泄)预测.分子对接和分子动力学结果显示设计的小分子与蛋白结合能力更强更稳定,ADME预测结果显示小分子具有良好的生物利用度和类药性.新设计的10个小分子可以作为LSD1抑制剂先导化合物,为新型LSD1抑制剂的研究设计提供新的方法和思路.     

CYP2C9酶与Warfarin结合模型的立体选择性理论研究

对CYP2C9酶与S-Warfarin复合物的晶体结构进行分子对接、分子动力学模拟、通道分析及结合自由能计算,发现原晶体结构中的结合模式为"亚稳态",提出了CYP2C9与S-Warfarin结合的可催化模式;比较了CYP2C9与S-和R-Warfarin结合的异同,确定了在结合过程中起重要作用的锚定氨基酸残基,尤其是位于活性位点区域的苯丙氨酸簇.在结合过程中这些残基通过芳香环的移动对稳定底物的结合模式起到至关重要的作用,阐明了该酶呈现相关底物选择性的原因.对于CYP2C9与底物对接模式及立体选择性的研究有助于在分子层面上理解特异性底物与酶的结合特点,为潜在的药物设计提供了合理可信的理论依据.     

基于“底物包膜”假说筛选新型HIV-1蛋白酶抑制剂

基于“底物包膜”假说, 以现有HIV-1蛋白酶抑制剂Darunavir为模板构建药效团模型并对中药化学数据库进行搜索; 采用分子对接方法进一步考察化合物与HIV-1蛋白酶结合情况及其与“底物包膜”符合程度, 优先选出两个化合物Annomonicin和去乙酰蟾蜍它灵; 应用分子动力学方法对这两个化合物进行动力学模拟, 观察它们与蛋白酶结合的复合物在动力学过程中的稳定性并计算其结合自由能, 综合评价筛选结果, 最终确定化合物Annomonicin具有更潜在的深入研究价值.     

天然产物法卡林二醇与人类GABAA受体相互作用的机制

通过分子动力学模拟、伞形采样模拟、结合自由能计算和分子对接等方法,研究了法卡林二醇在γ-氨基丁酸A型(GABA_A)受体上结合作用的模式和对GABA_A受体动态属性的影响,确定了3个有效结合位点均对此受体产生拮抗作用,为后续研究聚乙炔醇类化合物对GABA_A受体作用及相应药物开发提供了理论依据.     

2,3,3'-三氯联苯与人血清白蛋白之间相互作用的计算模拟及光谱研究

利用分子对接、分子动力学模拟、荧光光谱、紫外光谱及同步荧光光谱法研究了2,3,3'-三氯联苯(PCB-20)与人血清白蛋白(HSA)的相互作用。分子对接结果表明,PCB-20与HSA通过疏水作用力稳定结合于HSA的疏水空腔内。光谱法实验结果表明,PCB-20通过与HSA形成HSA-PCB20复合物从而对HSA具有荧光猝灭作用,猝灭原因是静态猝灭和非辐射能量转移,热力学参数也表明两者结合的主要驱动力为疏水作用力,计算模拟与实验结果吻合度较高。分子动力学模拟结果表明,PCB-20能够与HSA稳定结合,且与同步荧光光谱实验共同证明其对HSA的构象变化产生了一定影响。     

结合分子模拟探讨共聚酯PBSH在不同溶剂中的PC脂肪酶催化降解

采用固定化洋葱假单胞菌(PC)脂肪酶为催化剂,研究了在氯仿和四氢呋喃(THF)中不同摩尔比的聚(丁二酸丁二醇-co-丁二酸己二醇酯)(PBSH)的酶促降解规律及其差异性.通过PBSH降解前后的相对分子质量变化、降解产物的MALDI-TOF-MS分析研究了共聚酯降解规律,并以分子动力学(MD)及分子对接模拟分别研究了PC酶的溶剂效应及酶与底物的结合机制.研究结果表明,PC酶在2种溶剂中均可催化PBSH降解,但在氯仿中酶的活性较大,PBSH降解率大.分子动力学模拟数据表明,在THF中,PC酶整体氨基酸残基的涨落比氯仿中大,且THF会进入酶活性口袋中与催化残基Ser87结合,破坏了催化残基Ser87和His286之间的相互作用.分子对接结果分析发现,含丁二酸己二醇酯(HS)单元底物与PC酶活性位点的对接比含丁二酸丁二醇酯(BS)单元的更为稳定.     

2,3,3′-三氯联苯与人血清白蛋白之间相互作用的计算模拟及光谱研究

利用分子对接、分子动力学模拟、荧光光谱、紫外光谱及同步荧光光谱法研究了2,3,3′-三氯联苯(PCB-20)与人血清白蛋白(HSA)的相互作用。分子对接结果表明,PCB-20与HSA通过疏水作用力稳定结合于HSA的疏水空腔内。光谱法实验结果表明,PCB-20通过与HSA形成HSA-PCB20复合物从而对HSA具有荧光猝灭作用,猝灭原因是静态猝灭和非辐射能量转移,热力学参数也表明两者结合的主要驱动力为疏水作用力,计算模拟与实验结果吻合度较高。分子动力学模拟结果表明,PCB-20能够与HSA稳定结合,且与同步荧光光谱实验共同证明其对HSA的构象变化产生了一定影响。     

基于酸度诱导的HSA与BDE154的光谱和计算模拟研究

在不同酸度条件下（pH＝3.0，6.0，7.4，9.0）诱导人血清白蛋白（HSA）进行质子化或去质子化，以研究其与小分子2，2'，4，4'，5，6'-六溴联苯醚（BDE154）的结合情况.首先将HSA与BDE154进行半柔性对接，发现BDE154与HSA周围的残基，如：酪氨酸150、赖氨酸195、赖氨酸199等存在较强的疏水相互作用.然后通过分子动力学模拟技术研究HSA在不同质子化状态下的动力学行为和热力学性质，可知过多的正电荷使HSA或者HSA-BDE154的系统稳定性变差.最后对HSA-BDE154的结合自由能进行预测，并对分子动力学模拟结果进行二级结构分析，结果表明HSA-BDE154复合物体系中随着酸度的增大，配体的结合对HSA的去螺旋过程有促进的作用.