利伐沙班合成工艺研究

改进利伐沙班关键中间体4-(4-氨基苯基)-3-吗琳酮和(S)-N-环氧丙基邻苯二甲酰亚胺的合成并用于合成利伐沙班的方法,所得目标产物经质谱、核磁共振氢谱确证,总收率达到16.4%。     

3MBA类FtsZ蛋白抑制剂的分子动力学模拟及抗菌作用机制

采用分子动力学模拟、蛋白质二级结构测定(DSSP)、口袋体积测量(POVME)以及MM-PBSA(molecular mechanics Poisson-Boltzmann surface area)方法, 系统研究了金黄色葡萄球菌丝状温度敏感性蛋白Z (SaFtsZ)-二磷酸鸟苷(GDP)二元复合物和SaFtsZ-GDP-3MBA (3-甲氧基苯甲酰胺)类衍生物三元复合物体系的稳定性、蛋白质二级结构、蛋白质构象、关键残基质心距、活性口袋体积以及相对结合自由能的变化规律. 研究表明: 当不含抑制剂存在时SaFtsZ-GDP二元复合物体系稳定性较差, 其T7Loop区域残基(203-209)波动较大, 且蛋白二级结构发生明显变化, 活性口袋体积急剧减小, 底物通道显著变窄且不稳定. 而含有抑制剂PC190723、Compound1 的类衍生物三元复合物体系的表现截然不同, 这主要是由于它们均能和活性口袋T7Loop区周围残基形成关键性的氢键以及疏水作用, 与FtsZ 蛋白紧密结合. 在SaFtsZ-GDP-3MBA三元复合物体系中, 3MBA仅能与活性口袋中部分残基形成疏水作用, 与FtsZ 蛋白亲和力较弱, 使其不能稳定地存在于活性口袋中, 进一步导致它的抗菌活性明显低于PC190723、Compound1. 这些发现深入揭示了3MBA类衍生物对FtsZ 蛋白的作用机制和影响规律, 为该类FtsZ 蛋白抑制剂的结构优化和产品开发应用提供了重要的理论依据.     

表皮生长因子受体和抑制剂之间分子对接的研究

研究了表皮生长因子受体(EGFR)和4-苯胺喹唑啉类抑制剂之间的相互作用模式，表皮生长因子受体的三维结构通过同源蛋白模建的方法得到，而抑制剂和靶酶结合复合物结构则通过分子力学和分子动力学结合的方法计算得到。从模拟结果得到的抑制剂和靶酶之间的相互作用模式表明范德华相互作用、疏水相互作用以及氢键相互作用对抑制剂的活性都有重要的影响，抑制剂的苯胺部分位于活性口袋的底部，能够与受体残基的非极性侧链产生很强的范德华和疏水相互作用，抑制剂双环上的取代基团也能和活性口袋外部的部分残基形成一定的范德华和疏水性相互作用，而抑制剂喹唑啉环上的氮原子能和周围的残基形成较强的氢键相互作用，对抑制剂的活性有较大的影响，计算得到抑制剂和靶酶之间的非键相互作用能以及抑制剂和靶酶之间的相互作用信息能够很好地解释抑制剂活性和结构的关系，为全新抑制剂的设计提供了重要的结构信息。     

EGFR和4-苯胺喹唑啉类抑制剂之间相互作用模式的研究

采用分子动力学和MM/PBSA相结合的方法预测了表皮生长因子受体和4-苯胺喹 啉类抑制剂的相互作用模式。在分子动力学采样的基础上,采用MM/PBSA的方法分 别预测了四种可能结合模式下表皮生长因子受体和4-苯胺喹唑啉类抑制剂间的结合 自由能。在MM/PBSA计算中,受体和抑制剂之间的非键相互作用能采用分子力学 (MM)的方法得到;溶剂效应中极性部分对自由能的贡献通过解Possion- Boltzmanne (PB)方程的方法得到;溶液效应中非极性部分对自由能的贡献则通过 分子表面积计算(SA)的方法得到。计算表明,在四种结合模式下,表皮生长因子受 体和4-苯胺喹唑啉类抑制剂之间的结合自由能有较大的差别。在最佳的相互作用模 式中,抑制剂的苯胺部分位于活性口袋的底部,能够与受体残基的非极性侧链产生 很强的范德华和疏水相互作用。抑制剂喹唑啉环上的N(1)原子能够和Met-769上的 NH形成稳定的氢键,而抑制剂上的N(3)原子则和周围的一个水分子形成氢键。同时 ,抑制剂双环上的取代基团也能和活性口袋外部的部分残基形成一定的范德华和疏 水相互作用。最佳结合模式能够很好地解释已有抑制剂结构和活性间的关系。     

分子动力学模拟研究康里新(Conessine)对MexB的抑制机理

通过分子动力学模拟结合自由能MM/PBSA方法,确定了康里新与MexB的结合位点与关键氨基酸.通过对康里新与内膜转运蛋白MexB的疏水作用和氢键的分析,发现康里新的结合口袋是一个"疏水陷阱",MexB中的"疏水陷阱"抑制了MexB蠕动外排作用.     

激酶ABL与肉豆蔻酰位点小分子作用机理的分子动力学模拟及自由能计算

采用分子动力学方法研究激酶ABL 与ATP 位点小分子imatinib、P16 及变构位点小分子STJ、MS7、MS9、3YY、MYR等的结合, 并用GBSA (generalized Born surface area)方法将结合自由能分解到各残基. 自由能计算结果表明, 小分子STJ、MS7、MS9 有利于imatinib 与ABL 结合; 小分子STJ、MS7、MS9 与激酶ABL的结合自由能接近, 绝对值均大于ABL 与3YY、MYR 的结合自由能. 能量分解表明, ABL 残基ILE502、VAL506、LEU510与STJ和MYR的相互作用是αI 螺旋处于弯曲状态的重要原因. 模拟过程中ABL肉豆蔻酰口袋残基均方根偏差(RMSD)变化值表明, STJ等小分子抑制剂与ABL结合后降低了肉豆蔻酰口袋残基的柔性.     

乙酰胆碱酯酶AChE与1,7-二氮杂咔唑抑制剂的作用机理的分子动力学模拟

通过分子对接、分子动力学(MD)模拟以及成键自由能分析方法,从原子水平上模拟研究了3种1,7-二氮杂咔唑衍生物(分别记为M1、M2和M3)与ACh E的结合模式及相互作用机理,分析和讨论了研究体系的静电相互作用和范德华相互作用(vd W)。用MM-PBSA方法计算的3种抑制剂与ACh E之间的结合自由能与抑制剂的实验生物活性数据(IC50值)相对应。分析结果表明,残基S286与抑制剂之间形成的氢键作用有利于抑制剂与ACh E之间的结合。范德华相互作用,尤其是抑制剂与关键残基W279和Y334的作用,对抑制剂与ACh E之间的结合自由能有较大的贡献,在区分抑制剂M1(或M2)和M3的生物活性上发挥着重要的作用。     

乙酰胆碱酯酶AChE与1,7-二氮杂咔唑抑制剂的作用机理的分子动力学模拟

通过分子对接、分子动力学（MD）模拟以及成键自由能分析方法,从原子水平上模拟研究了3种1,7-二氮杂咔唑衍生物（分别记为M1、M2和M3）与AChE的结合模式及相互作用机理,分析和讨论了研究体系的静电相互作用和范德华相互作用（vdW）。用MM-PBSA方法计算的3种抑制剂与AChE之间的结合自由能与抑制剂的实验生物活性数据（IC₅₀值）相对应。分析结果表明,残基S286与抑制剂之间形成的氢键作用有利于抑制剂与AChE之间的结合。范德华相互作用,尤其是抑制剂与关键残基W279和Y334的作用,对抑制剂与AChE之间的结合自由能有较大的贡献,在区分抑制剂M1（或M2）和M3的生物活性上发挥着重要的作用。     

Hydroxamate类抑制剂与MMP-2的分子对接研究

通过分子动力学模拟研究了MMP-2和hydroxamate抑制剂之间的作用模式。在分子动力学模拟中,对于催化区的锌离子和其共价结合的配体(包括抑制剂和组氨酸)采用了键合的模型。从模拟的结果可以看到,R^1取代基和MMP-2的S1疏水口袋中的部分残基能形成很好的几何匹配,从而可以产生很强的范德华和疏水相互作用。模拟结果也表明,两个抑制剂和MMP-2之间分别能形成5个和8个氢键,抑制剂B比A活性更高的原因就是能够形成更加有利氢键作用模式。在整个模拟过程中,催化锌都能保持好的五配位形式,配位键的长度也处于稳定的状态,预测得到的MMP-2和其抑制剂的相互作用模式对于全新抑制剂的设计提供了非常重要的结构信息。     

FKBP12蛋白与其抑制剂结合的分子动力学模拟和结合自由能计算

FKBP12 (FK506-binding protein-12)是一种具有神经保护和促神经再生作用的蛋白. 采用分子动力学模拟取样, 运用MM-GBSA方法计算了FKBP12和3个抑制剂(GPI-1046, 308和107)的绝对结合自由能, GPI-1046的结合能最小, 308小于107的结合能. 通过能量分解的方法考察了FKBP12蛋白的主要残基与抑制剂之间的相互作用和识别, 计算结果表明: 3个抑制剂具有相似的结合模式, Ile56和Tyr82主要表现为氢键作用, Tyr26, Phe46, Val55, Ile56, Trp59, Tyr82, Tyr87和Phe99形成疏水作用区. 计算结果和实验结果吻合.     

青风藤有效化学成分与环氧合酶的对接研究

将青风藤中23个有效化学成分与COX-2酶对接,有四个化合物具有较低的结合自由能,其中以青藤碱为最低.进一步将这四个化合物与COX-1酶对接,发现这四个化合物与COX-1酶结合能力较弱,预示这四个化合物具有选择性抑制COX-2酶的能力.对青藤碱和COX-2以及COX-1酶的结合模式进行分析,发现青藤碱主要结合于COX-2酶的S′口袋,而COX-1酶的S′结合口袋中第523号残基由COX-2酶中的Val523变成了体积较大的Ile523,使得COX-1酶的S′结合口袋相对COX-2酶的结合口袋要小,从而导致青藤碱分子不能进入COX-1酶S′结合口袋.这成功解释了青藤碱选择性抑制COX-2酶的原因,与早期有关文献报道的实验结果相吻合,充分表明了对接模型的合理性,青藤碱等化合物可作为设计COX-2酶选择性抑制剂的先导化合物.     

基于分子对接和自由能计算的高活性苯并噻唑类ROCK抑制剂的设计、合成和生物学评价

以3个已报道的苯并噻唑类Rho关联含卷曲螺旋蛋白激酶(ROCK)抑制剂(化合物1~3)为研究对象,经分子动力学模拟获得其在ROCK2蛋白结合口袋中的稳定结合构象,通过分子对接结果从氨基酸角度初步揭示了此类抑制剂的结构-活性关系(SAR);然后,对这3个抑制剂进行MM/GBSA结合自由能(ΔG_(bind))研究,结合自由能计算可知ΔG_(bind)与化合物活性之间具有良好的相关性,且范德华作用能(ΔG_(VDW))对ΔG_(bind)的贡献最大.通过自由能分解获得了对于高活性抑制剂具有重要影响的关键残基.最后,根据分子对接和自由能研究结果设计并合成了3类新型苯并噻唑类似物(D1~D10).生物学评价结果表明,这10个化合物分别具有11~288 nmol/L(ROCK1)和2~105 nmol/L(ROCK2)的抑制活性.其中,化合物D3~D5在人肝微粒体代谢研究中展现出比已报道化合物更高的代谢稳定性.本研究不仅为高活性ROCK抑制剂的设计提供了理论指导,也为ROCK的应用研究提供了一系列结构新颖的高活性抑制剂.     

HIV-1蛋白酶与抑制剂作用的结合自由能计算

HIV-1蛋白酶是治疗艾滋病的重要靶标酶之一. 采用分子动力学模拟, 运用MM-PBSA方法计算了HIV-1蛋白酶与三个抑制剂BE4, BE5和BE6的结合自由能, 结果表明抑制剂P₁/ 位置的苄基上双氟原子的不同位置对结合自由能产生不同的影响. 通过能量分解的方法考察了HIV-1蛋白酶的主要残基与三个抑制剂间的相互作用与识别, 结果表明三个抑制剂以相同的作用模式与HIV-1蛋白酶结合, 计算结果与实验结果基本吻合.     

Hydroxamate类抑制剂与MMP-3的结合自由能的计算

用自由能微扰方法(FEP)计算了两种hydroxamate类的抑制剂和MMP-3的相对结合自由能。在计算中,对于催化区的锌离子与其共价结合的配体(包括抑制和组氨酸)采用了键合的模型,抑制剂和周围配体的部分电荷的计算采用两步静电势收敛方法。自由能计算采用了慢增长(Slowgrowth)和固定窗口增长(Fixedwidthwindowgrowth)两种方法,并且在每次计算中都采用了双向采样(Double-widesampling)的策略。两种方法计算得到的相对结合自由能都能和实验值很好的符合。同时从动力学模拟的得到的分子轨迹得到了抑制剂和受体之间相互作用模式,抑制剂的P1部分可以和受体的S1'口袋形成很强范德华和疏水相互作用,P1上的苯环可以和Tyr223上的苯环形成较好的π键堆积相互作用。     

新型小分子抗凝血药物的合成、作用机制及构效关系研究进展

以达比加群酯为代表的Ⅱa因子抑制剂和以利伐沙班为代表的Xa因子抑制剂在抗凝血药物中起到了重要作用。本文综述了已上市的新型小分子抗凝血药物的的合成、作用机制及其构效关系,并对其进行了深入分析,同时对此类药物的发展趋势和前景进行了展望。     

分子动力学模拟残基突变对芳香烃受体配体结合区的影响

芳香烃受体(Aryl hydrocarbon receptor,AhR)属于配体依赖性的转录因子蛋白。本文通过对AhR配体结合区域(Ligand binding domain,LBD)的结构功能及物种特异性分析,发现在其结合腔口有一些关键残基可能起到"门控"作用,进一步将野生型(WT)和3个突变模型(Phe289Ala、Tyr316Ala、Ile319Ala)进行分子动力学模拟,从蛋白稳定性、蛋白结构变化、蛋白结合腔变化及蛋白和配体结合能力4个方面分析3个残基的门控作用。研究发现,Phe289、Tyr316、Ile319氨基酸残基通过形成疏水作用为AhR LBD起到"门控"作用;而将这些氨基酸分别突变后,其蛋白稳定性降低,整体运动性增加,配体亲和力减弱,其中Tyr316、Ile319对腔内体积影响较大,Phe289使腔内环境稳定性降低。本研究可为基于芳香烃受体的药物设计提供相关理论指导。     

残基突变对P53-DNA结合域肽段构象影响的分子动力学模拟

基于分子动力学模拟方法研究了R249S、R248W 和G245S 突变对P53-DNA 结合域肽段(残基230-258)结构的影响. 采用GROMACS 软件包和GROMOS 43A1分子力场, 分别对野生型wtP53肽段、单点突变型P53-R249S肽段、两点突变型P53-R249S/R248W肽段和三点突变型P53-R249S/R248W/G245S肽段进行了4组独立的分子动力学模拟, 每组体系模拟时间为500 ns. 研究结果表明: R249S单残基突变影响肽段残基形成二级结构的情况, 但不改变肽段三维结构的模式, 同时使该肽段结构相对稳定; R249S和R248W两残基同时突变会加剧R249S突变对肽段的影响, 同时导致三维结构发生较大变化, 构象弯曲呈现双turn 结构, 肽段稳定性进一步增大; G245S突变对肽段的影响与R249S和R248W同时突变对其结构的影响相反, 在两残基突变的基础上, G245S突变会使原突变引起的变化减弱甚至消失, 同时使得该肽段结构稳定性减小. 该研究对认识肿瘤致病分子机制和设计新药物有重要意义.     

4-(4-氨基苯基)-3-吗啉酮的合成

以乙醇胺为起始原料,通过环合、Goldberg藕联、还原,三步反应合成利伐沙班关键中间体4-(4-氨基苯基)-3-吗啉酮;该方法反应条件温和、生产成本低、绿色环保,具有良好的工业化前景。     

应用MM/PBSA方法研究CDK2活性口袋内溶剂水分子对CDK2-配体结合自由能的影响

应用MM/PBSA方法研究了CDK2活性口袋内溶剂水分子对CDK2-配体结合自由能的影响. 结果表明, 活性口袋内溶剂水分子对CDK2-配体相互作用自由能有一定的贡献, 其贡献的大小随配体不同而有所差异, 导致这种差异的主要原因是活性位点内溶剂水分子与蛋白残基和配体之间形成了不同的氢键相互作用网络.     

HIV-1整合酶与抑制剂LCA的结合模式及抗药性研究

Ⅰ型人体免疫缺陷病毒(HIV-1)整合酶(integrase, IN)是病毒生命周期中一个重要的酶, 也是研究抗HIV新药的一个重要靶点. 运用多构象分子对接和分子动力学(molecular dynamics, MD)模拟, 研究了野生型整合酶核心区及G140S点突变的突变态整合酶核心区与抑制剂L-菊苣酸(L-chicoric acid, LCA)的结合模式, 并基于该结合模式探讨了G140S突变态整合酶对抑制剂LCA的抗药性. 结果表明: LCA结合到G140S突变态整合酶核心区中的位置与结合到野生型整合酶核心区的位置不同, 结合位置的差异导致LCA抑制作用的部分丧失; IN功能Loop区的柔性以及Mg²⁺离子与三个关键残基D64, D116和E152之间的相互作用有助于IN发挥生物学功能; G140S突变态整合酶核心区中的E152与LCA的排斥作用、K159与LCA结合能力的变弱以及Y143指向IN的口袋区是产生抗药性的重要原因. 这些模拟结果与实验结果吻合, 可为基于IN的抗HIV药物分子设计提供一些有用信息.