化合物结构特征与其基因表达信息的互补性研究

化合物分子指纹在化合物相似性比较、生物芯片技术在分子标记识别中都有着重要的应用, 因而受到广泛的重视. 但是由于这两个研究对象依传统的观点, 分属于化学信息学和生物信息学两个不同的研究领域, 因此一直未能在同一研究对象中同时得到应用. 近年来, 小分子刺激的生物芯片数据的大量出现, 使得联合化合物的结构特征及其基因表达谱信息共同的用于药物筛选成为可能. 为此, 根据本质和外延互补的哲学思想, 提出了综合运用这两种数据来共同描述化合物的新方法. 通过(1)只利用化合物分子指纹, (2)只利用化合物基因表达谱信息和(3)前面两种方法互补等三种方法在化合物相似性比较的研究中, 发现本文提出的互补方法比前两种方法的查询结果更准确: (1)使结构和功能两方面均相似的化合物之间的相似性更高, (2)并且能有效使那些仅在某一方面表现非常特殊的化合物能够暴露出来, 而得到有效地排除. 本研究给化学信息者和生物信息者重新审视以往的数据, 联合致力于药物的筛选提供了线索. 化合物分子指纹(本质)和基因表达谱(外延)的互补原理则为药物的筛选提供更有效的依据, 并最终加快药物的研发进程.     

基于配体、受体和复合物指纹的虚拟筛选方法比较

近年来, 作为基于配体和基于受体两种方法的补充, 以复合物指纹为基础的药物筛选方法相关研究正受到广泛的重视. 那么这种新兴的方法相对于传统方法在筛选结果准确率上是否具有优势? 同时, 由于复合物指纹可以通过复合物结构测定和将相应蛋白和配体进行分子对接两种方式获得, 那么基于这两种方式获得的复合物指纹所得的筛选结果准确率是否有显著性差异呢? 通过对一系列HIV-1蛋白酶复合物晶体结构同时进行基于配体的相似性搜索、分子对接传统的能量打分、基于复合物晶体结构的复合物指纹的相似性搜索和基于分子对接所得复合物结构的复合物指纹的相似性搜索的筛选比较, 结果表明: (1)如果三种方法都是直接基于实验结构, 那么复合物指纹和分子对接两种方法都因为是兼顾了受体和配体两个方面, 准确率都要高于仅仅基于配体的方法|(2)实际运用中, 通过实验测定所有复合物结构并不可行, 因此需要进行分子对接才能大量的获得复合物结构并进一步生成相应的复合物指纹, 令人兴奋的是, 基于此种方式获得的复合物指纹与直接基于实验复合物结构获得的复合物指纹在筛选结果上并无显著性差异, 从而可以作为实验复合物指纹筛选方法的有效补充.     

ω-芋螺毒素的定量构效关系与虚拟筛选

ω-芋螺毒素属于海洋生物活性多肽,由24-31个氨基酸残基组成.特异性作用于电压敏感的钙离子通道(VGCCs),能够直接开发成药物或作为先导化合物进行新药开发.本文应用新型氨基酸残基结构描述符cscales和遗传偏最小二乘算法,对ω-芋螺毒素进行定量构效关系(QSAR)研究,并设计、构建了容量为2244个化合物的N-型和P/Q-型VGCC拮抗剂虚拟组合多肽库,然后分别采用QSAR模型预测和相似性搜索方法对组合多肽库进行了虚拟筛选.研究结果表明,建立的N-型和P/Q-型VGCC拮抗剂QSAR模型均具有较好的预测能力,交叉验证相关系数(CV-r2)均大于0.89.主成分分析和聚类分析结果表明,虚拟组合多肽库中化合物具有较好的结构多样性和差异性.通过虚拟筛选,得到了具有高预测活性的6个N-型和19个P/Q-型钙离子通道拮抗剂,为进一步的合成和活性评价奠定了理论基础.同时,本文建立的多肽QSAR预测模型和虚拟筛选策略,为其它多肽类化合物的定量构效关系研究和虚拟筛选提供了参考.     

ω-芋螺毒素的定量构效关系与虚拟筛选

ω-芋螺毒素属于海洋生物活性多肽, 由24-31 个氨基酸残基组成. 特异性作用于电压敏感的钙离子通道(VGCCs), 能够直接开发成药物或作为先导化合物进行新药开发. 本文应用新型氨基酸残基结构描述符cscales和遗传偏最小二乘算法, 对ω-芋螺毒素进行定量构效关系(QSAR)研究, 并设计、构建了容量为2244 个化合物的N-型和P/Q-型VGCC拮抗剂虚拟组合多肽库, 然后分别采用QSAR模型预测和相似性搜索方法对组合多肽库进行了虚拟筛选. 研究结果表明, 建立的N-型和P/Q-型VGCC拮抗剂QSAR模型均具有较好的预测能力, 交叉验证相关系数(CV-r²)均大于0.89. 主成分分析和聚类分析结果表明, 虚拟组合多肽库中化合物具有较好的结构多样性和差异性. 通过虚拟筛选, 得到了具有高预测活性的6 个N-型和19 个P/Q-型钙离子通道拮抗剂, 为进一步的合成和活性评价奠定了理论基础. 同时, 本文建立的多肽QSAR预测模型和虚拟筛选策略, 为其它多肽类化合物的定量构效关系研究和虚拟筛选提供了参考.     

基于三维分子描述符的埃坡霉素类衍生物抗癌活性预测

为预测埃坡霉素类衍生物的抗癌活性, 定义了一套表征分子形状的描述符, 即K阶形状参数, 并计算了67个表征分子的电子、拓扑和几何结构的分子描述符. 描述符经遗传算法筛选, 用于建立基于支持向量学习机(SVM)的抗癌活性分类模型; 用留一法和5重交叉验证法对SVM模型参数进行了优化. 结果表明模型具有较高的预测性且两种方法得到相近结果, 交叉验证的预测正确率达80.6%; 经筛选后的描述符有30个, 其中含有5个K阶形状参数, 这些描述符对埃坡霉素类衍生物的抗癌活性的模型建立具有比较重要的作用.     

一种可用于评估肽质量指纹谱数据的方法——反转错位数据库

反转数据库常被用于估算大规模蛋白质组研究中串联质谱搜索数据库结果的可靠性。然而,对于经典的且现在依然在产出的肽质量指纹谱的数据,这种方法并不适用。为解决该问题,构建了另外一种随机数据库,称为反转错位数据库。这种数据库是在反转数据库的基础上,将序列中的K和R及其后的氨基酸交换位置(对于胰蛋白酶切割的结果)获得。这种处理避免了某些肽段因前后胰蛋白酶酶切位点氨基酸相同而在序列反转后质量依然不变,导致肽质量指纹谱法无法区分的问题。通过串联质谱和肽质量指纹谱测试数据的搜索结果,证明了这种方法同时适用于串联质谱和肽质量指纹谱的数据。这种方法扩大了经典反转数据库的适用范围,将对评估和整合串联质谱和肽质量指纹谱的数据具有重要意义。     

7,10-位取代喜树碱衍生物的QSAR研究

利用密度泛函理论(DFT)在杂化泛函B3LYP和基组6-311G(d,p)水平下对7,10-位双取代喜树碱衍生物(CPTs)进行了构型优化,计算出分子的电子结构描述符,利用Chemoffice 8.0软件计算出几个相关的物化描述符;采用逐步多元回归法对该组化合物的抗癌活性与分子描述符之间建立了定量结构-活性关系(QSAR)模型。所建最佳三参数QSAR模型的复相关系数R=0.951;用留一法(leave-one-out,LOO)进行交互检验,得到交互检验系数RCV2=0.778。结果表明,所得QSAR模型具有良好的预测能力,而且影响药物活性的主要因素有化合物分子的结构、最高占据和最低空分子轨道能量差及13-位碳原子的净电荷。     

基于分子指纹对黄酮类化合物及其抗DPPH自由基活性的QSAR分析

应用定量构效关系（Quantitative structure activity relationship, QSAR）研究阐明黄酮类化合物（Flavonoid compounds, FCs）的子结构指纹（Substructure fingerprint）与1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl, DPPH）自由基清除能力之间的关系,从而指导高效抗氧化物质的设计和发现。在PubMed数据库中收集77个具有明确抗氧化活性的黄酮类化合物,而在ChEMBL数据库中收集86个无抗DPPH活性的黄酮类化合物。这163个黄酮类化合物的子结构指纹由PubChem系统生成,然后通过卡方检验筛选出与黄酮类化合物的抗氧化活性显著相关的分子指纹,最后通过判别分析建立预测QSAR模型,并采用回代法和交叉验证法对已建立的模型进行准确性和稳健性的验证。结果表明,黄酮类化合物抗DPPH自由基活性与ESSSR环的计数、简单相邻原子的类型和简单的SMARTS模式等因素有关。此外,所建立的QSAR模型能较好地预测黄酮类化合物的DPPH自由基清除活性,可用于评价候选抗氧化剂的潜力。     

基于新型氨基酸描述符SVICE对肽类药物进行QSAR研究

采用20种天然氨基酸的47个information indices描述符、33个connectivity indices描述符和44个eigenvalue-based indices描述符分别进行主成分分析,得出一种新的氨基酸描述符-SVICE.将其分别对三肽血管收缩素转化酶(ACE)、抗菌十八肽(AMP)、苦味活性二肽(BTT)序列表征后,建立结构与活性的SMR-MLR模型,并采用内外部双重验证的方法检验模型的稳定性.所建模型相关统计参量如下:复相关系数(Rcum2)、留一法(LOO)交互校验复相关系数(RCV2)和外部样本校验复相关系数(Qext2)分别为0.988,0.964,0.985;0.990,0.970和0.855;0.949,0.887,0.830.结果表明,运用SVICE描述符建立的MLR模型拟合、预测能力均较好,能较好解释肽类药物的活性与结构间的关系从而为新的强活性肽类药物的分子设计和改造提供了指导.     

ACE抑制剂的QSAR研究与分子设计

从20种天然氨基酸的41个randic molecular profiles、44个eigenvalue based indices和47个walk and path counts非零描述符分别进行主成分分析,得出一种新的氨基酸描述符——SVREW.将其应用于血管紧张素转化酶抑制三肽结构表征,应用多元线性回归(MLR)及偏最小二乘(PLS)建立定量构效关系模型,同时采用内部与外部双重验证的方法验证模型的稳定性.所建模型复相关系数(Rcum2)、留一法(LOO)交互校验相关系数(Rcv2)和外部样本校验相关系数(Qext2)分别为MLR(0.994,0.974,0.991),P LS(0.949,0.886,0.898).然后利用此多元线性回归方程设计出一系列血管紧张素转化酶抑制三肽化合物并预测了其活性,并且应用分子对接验证所设计药物的合理性.经研究表明SVREW描述符应用于ACE三肽结构表征所建模型的稳定性与预测能力均较好,有望成为多肽定量构效关系研究中一种有效的结构表征方法,并对新药物的发现和研究提供指导.     

Integrated evaluation of HPLC and UV fingerprints for the quality control of Danshen tablet by systematic quantified fingerprint method combined with antioxidant activity

Danshen tablet, which consists of Salviae Miltiorrhizae Radix et Rhizoma, Notoginseng Radix et Rhizoma and Borneolum syntheticum , has been widely used in the therapy of cardiovascular disease. The aim of this study was to develop comprehensive evaluation methods for the quality control of Danshen tablet. First, five‐wavelength fusion fingerprint was established to avoid one‐sidedness of a single wavelength. Then, the ultraviolet spectrum fingerprint was applied to reflect the information of unsaturated bond and conjugated system of chemical substances in Danshen tablet. The similarity analyses of these two fingerprints were performed by systematic quantified fingerprint method in terms of qualitative and quantitative aspects. After that, the evaluation results of high‐performance liquid chromatography and ultraviolet fingerprints were integrated by the mean algorithm, which could reduce the error caused by single method. The integrated evaluation results showed that 30 batches of samples were classified into seven grades. Finally, the fingerprint–efficacy relationship was established using an on‐line antioxidant system and partial least‐squares model to explore the connection between chemical components and antioxidant activities. The methods established in this paper were found suitable for the analysis of Danshen tablet.     

手印显现选择性的量化研究

本研究旨在提出手印显现选择性的量化方法,并讨论手印显现选择性的影响因素。首先利用Image J软件得到手印图像的灰度曲线,再利用Origin软件对灰度曲线进行分析,最终得到手印显现选择性的定量计算方法,即灰度曲线的波峰（对应乳突纹线）与波谷（对应小犁沟）积分的比值。本研究通过502熏染显现法、氨基黑10B显现法对量化方法进行了验证,结果表明该量化方法可行,此外,从显现试剂与客体性质两方面分析了影响手印显现选择性的主要因素。通过该研究,为手印显现效果的量化特别是选择性的定量评估提供了有益的参考。     

指纹中生活特征成分检验方法研究进展

指纹是犯罪现场最常见到的汗液斑形式。目前对其进行的分析仍多局限于形态学描述和DNA检验。指纹中含有多种内源性和外源性物质,其中蕴含着遗留者的生物特征、社会习性等相关信息。通过检验指纹中的生活特征成分,可对指纹遗留者进行刻画,从而为侦查提供线索。这种技术在无法通过指纹进行个体识别时有更加重要的意义。本文总结了指纹中含有的生活特征成分,并概述了相关检验方法的研究进展。在不久的将来,相关技术一定会在案件侦查中发挥重要作用。     

YVO4∶Eu纳米悬浮液显现潜在手印的研究

将荧光纳米粉末显现技术与悬浮液显现技术相结合,配制出YVO₄∶Eu荧光纳米悬浮液,并对该试剂的显现条件(体系pH、显现时间、表面活性剂的浓度、清洗方式)进行了优化。在最优条件下,将荧光纳米悬浮液应用到玻璃客体表面潜在手印的显现中,并详细考察了手印显现效果。结果表明,在254 nm紫外光激发下,手印发射明亮的红色荧光,乳突纹线清晰连贯、细节特征反映明显。综上,本研究基于YVO₄∶Eu荧光纳米悬浮液在手印显现中具有较高的显现效率和优良的显现效果。     

钐钆共掺杂荧光配合物的合成及在潜手印显现中的应用

以2-噻吩甲酰三氟丙酮(TTA)为第一配体,邻菲罗啉(o-Phen)为第二配体,利用共沉淀法合成一系列钐钆共掺杂荧光配合物,并优化了该系列荧光配合物的合成条件(反应温度、体系pH、稀土离子相对含量).将最优条件合成的Sm0.5 Gd0.5 TTA3(o-Phen)荧光配合物粉末用于常见光滑非渗透性客体表面潜在手印的显现...     

柏子养心丸的毛细管电泳指纹图谱

建立了柏子养心丸(Baizi Yangxin Wan, BZYXW)毛细管区带电泳指纹图谱(CEFP)。采用三棱柱优化法优化背景电解质(BGE),以色谱指纹图谱分离量指数(RF)为实验条件优化的目标函数,最终确定BGE为50 mmol/L硼砂-50 mmol/L磷酸氢二钠-200 mmol/L硼酸-150 mmol/L碳酸氢钠(体积比为7:7:1:1,含4%乙腈,pH 9.70)。在其他优化的毛细管电泳条件为紫外检测波长228 nm,运行电压12 kV,重力进样25 s (高度14 cm)条件下,采用未涂层石英毛细管(70 cm(有效分离长度57 cm)×75 μm)分离,以阿魏酸峰为参照,确定了17个共有指纹峰。对样品聚类分析后用其中9批生成对照CEFP(RCEFP),以其为标准,用系统指纹定量法鉴别出12批BZYXW质量为: 3批好,1批良好,3批中,1批一般,4批劣。三棱柱优化法为BGE选择提供了重要参考,建立的BZYXW-CEFP精密度好、重现性高,可用于BZYXW的质量控制。     

基于碳点的发光材料在潜在手印显现中的应用

遗留在犯罪现场的肉眼不可见的潜在手印是一类重要的痕迹物证,检验鉴定前需要使用一定技术手段将其显现出来。近年来,一些新材料和新技术的引入为手印显现技术的革新注入了新活力,其中稀土发光材料、量子点、荧光金属纳米簇等发光材料在该领域展现出极大潜力。碳点作为具有良好光致发光性能的新型纳米材料,近来逐渐引起了手印显现领域研究人员的广泛关注。本文综述了两类基于碳点材料的手印显现技术国内外研究进展,分别是液体分散碳点用于手印显现和固态发光碳点用于手印显现。具体来说,液体分散碳点显现手印的原理主要基于传统小微粒悬浮液机理或一些特殊效应(咖啡环效应、界面偏析效应);用于手印显现的固态发光碳点包括固态碳点粉末和固态碳点复合粉末两类,合成这些材料时研究人员采用了不同的策略。最后,从三个方面分析了碳点在手印显现应用中面临的问题,即碳点物理形貌和表面性质、碳点光致发光性质以及碳点显现过程与化学生物分析兼容性,并就解决问题的可能途径提出了展望。     

大豆异黄酮指纹图谱中保留时间漂移的校正研究

选取5个极性不同的化合物作为标准样品,在不同仪器及不同色谱柱上采用已建立的大豆异黄酮高效液相色谱(HPLC)指纹图谱条件进行测定,以它们在不同色谱仪(或柱)上的保留时间进行线性回归,并用得到的线性方程对相同条件下测得的大豆异黄酮指纹谱中峰面积为总峰面积1.5%以上的色谱峰的保留时间进行校正,通过校正使保留时间的最大绝对误差由5.868 min减小为0.854 min。采用该方法可以校正相同色谱条件但不同实验室间指纹图谱保留时间的漂移,提高HPLC指纹图谱的重现性。     

基于超高效液相色谱-质谱红花药材指纹图谱的建立

以红花为研究对象，建立超高效液相色谱-质谱（UPLC-MS）指纹图谱分析方法，为红花药材质量鉴别提供借鉴.通过考察检测波长、梯度洗脱条件、提取溶剂、提取方法等因素，在最优条件下对20个产地的红花样品进行分离分析.色谱柱：Thermo Hypersil Gold C₁₈，100 mm×2.1 mm，1.9 μm，流动相：0.1%甲酸水溶液（A）-乙腈（B）；流速：0.3 mL/min；柱温：30℃；检测波长：270 nm；进样量：2 μL，质谱条件：鞘气流速：45 arb，辅助气流速15 arb，雾化电压：3.3 KV，离子传输管温度：350℃，辅助气加热温度：400℃.试验结果：共确定了67个共有峰，通过UPLC-MS指认了其中11个共有峰，对20批不同产地的红花药材指纹图谱进行了相似度评价，其相似度在0.687~0.971之间.建立的UPLC-MS指纹图谱可为红花药材的质量控制提供参考依据.     

化学指纹图谱的相似性测度及其评价方法

提出化学指纹图谱相似性测度概念,并以峰数弹性、峰比例同态性和峰面积同 态性为评价指标,用于多角度评价化学指纹图谱相似性测试优劣,根据这些评价指 标,用计算机仿真方法研究比较了6种相似性测度,结果表明夹角余弦测试用于度 量指纹图谱间谱峰比例的波动较适宜,峰匹配测度可较灵敏地检测小峰个数波动, 而欧氏距离测试则具有较好的综合评价能力。最后,采用实测的参麦注射液色谱分 析谱图。研究考察了上述计算机仿真实验结果,证明仿真结果符合实际情况,这表 明本研究方法可用于评价化学指纹图谱相似性测度。