基于拉伸分子动力学模拟的黄嘌呤氧化酶抑制剂解离途径的理论研究

采用拉伸分子动力学模拟的方法研究了黄嘌呤氧化酶(Xanthine oxidase, XO)抑制剂别嘌呤醇(Allopurinol)和葛根素(Puerarin)从XO离去通道解离的动态过程. 分子对接结果表明, 别嘌呤醇和葛根素均结合在XO的钼蝶呤中心(Molybdopterin, Mo-pt); 丙氨酸扫描的结果显示, Val789, Arg880, Phe911, Phe914和Val1081在XO与抑制剂的结合中起到非常重要的作用. 拉伸分子动力学模拟结果显示, 相比于葛根素, 别嘌呤醇需要更大的外力和更长的时间才能从XO中解离, 拉伸过程中Arg880, Phe1009, Thr1010, Val1011和Ala1079均对维持2种复合物的结构稳定起到重要作用, Phe649和Phe1013在抑制剂解离过程中起到门控的作用, His875起到阻碍抑制剂解离的作用.     

互为同分异构体的植物雌激素与ERα及ERβ结合亲和力的分子动力学研究

本研究采用分子动力学模拟方法探究了互为同分异构体的2种植物雌激素芹菜素和染料木素与雌激素受体ER_α及ER_β之间的结合亲和力,选择内源性激素17β-雌二醇进行对比研究.研究结果表明,配体中官能团的位置、配体和受体之间形成的氢键数目、范德华能、静电能及溶剂化能等相互作用影响复合物的稳定性,进而影响结合能力.     

雪卡毒素毒性机理的分子对接及分子动力学研究

采用分子对接和分子动力学方法,研究了雪卡毒素与其毒性作用靶点之一钠通道的结合模式,并与钠通道阻滞剂奎尼丁比较.研究结果表明,雪卡毒素、奎尼丁与钠通道作用方式有所不同.分子动力学模拟表明,对接受体-配体复合物体系在2.5 ns的模拟过程中稳定.奎尼丁在钠通道中央与GLU1784,THR1858各形成1个稳定氢键,吡啶环与...     

分子动力学模拟研究点突变(Met108→Leu108)对树胶醛糖结合蛋白与配体作用的影响

为了研究点突变(Met108→Leu108)对树胶醛糖结合蛋白(ABP)与配体结合能力的影响,对ABP、ABP结合树胶醛糖复合物及ABP结合半乳糖复合物以及它们各自的突变体分别进行60 ns的分子动力学模拟.模拟结果表明,108号残基突变前后,电子等排体的两个氨基酸残基,使蛋白与配体间的范德华相互作用发生明显变化,同时导致蛋白的内部运动也发生变化,进而影响蛋白与配体的相互作用.进一步分析表明,突变前后的蛋白构象变化都趋向于两个结构域张开,而与配体的结合可减缓张开程度.     

促红细胞生成素(EPO)受体(EBP)激活剂的理论突变设计

采用分子动力学模拟的方法, 构建了人促红细胞生成素模拟肽与其受体胞外结合片段的相互作用的分子动力学模型. 通过对该模型的结构研究和理论分析, 对模拟肽与受体结合机制提出了新的理论解释. 根据EBP活性口袋的静电势分布, 对二聚体小肽激活剂的每条链上的部分氨基酸进行了突变, 分别用电性更强的氨基酸来代替部分疏水氨基酸, 计算结果显示, 突变后的二聚体小肽激活剂对EBP的“亲和力”明显增强.     

SARS冠状病毒3CL蛋白酶及其抑制剂的理论研究

应用AutoDock程序将SARS冠状病毒3CL蛋白酶及其抑制剂配体和受体进行了对接,并用InsightⅡ中的Discover 3模块进行了分子动力学模拟,分析了蛋白酶活性口袋的形状,讨论了其亚基的氢键、静电、疏水等相互作用,为进一步设计药物提供了重要的参考信息.     

胰高血糖素样肽-1受体胞外区域突变体复合物的动力学研究

采用分子动力学模拟方法研究了胰高血糖素样肽-1(GLP-1)与GLP-1受体(GLP-1R)胞外区域的相互作用.结果表明,配体的结合导致受体的构象发生改变,Loop2区域的氨基酸Pro90和Trp91以及C末端的Glu128向配体移动.根据保守位点突变受体(P73A,V81L,Y88A,P90A和W91A)后所得多肽模拟数据,发现Loop2区域在突变体中的结构和柔性均发生了明显变化,Trp91和Tyr88的突变将导致配体亲和力丧失.研究结果证明,P73A突变型受体和野生型受体分别与配体相互作用后,二者数值差别不大,因此Pro73不是关键残基;V81L突变体则会导致配体亲和力的丧失.该结果为GLP-1药物设计提供了重要理论依据.     

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.     

神经介素B受体与拮抗剂、激动剂的分子模拟研究

大鼠神经介素B受体(rat neuromedin B receptor, rNMBR)属于G蛋白偶联受体(G-protein coupled receptor, GPCR) A家族的成员. GPCR的结构特征和在信号传导中的重要作用决定了其可以作为很好的药物靶标. 关于rNMBR与内源性激动剂神经介素B (neuromedin B, NMB)以及与非肽类拮抗剂pd168368作用机制的研究对于合理设计受体药物分子有重要的指导意义. 在这一研究中, 我们使用同源模建, 构建受体的三维结构, 进行分子对接和分子动力学的计算. 基于受体三维结构, 通过10 ns的空载受体、激动剂-受体、拮抗剂-受体的分子动力学模拟, 探讨受体与激动剂与拮抗剂的作用机制. 研究表明rNMB-R中跨膜(transmembrane, TM)螺旋3, 5, 6, 7参与配体的结合. NMB与受体的结合, 使受体转变为活性构象, 而受体同拮抗剂pd168368恰好相反.     

GPCR A2A AR腺苷受体蛋白的激动剂结合及其诱导的蛋白活性开关构象变化

运用分子动力学模拟,研究了腺苷酸（激动剂）与A2AAR腺苷受体蛋白的相互作用和配体结合诱导的蛋白动力学变化．识别了与腺苷酸结合力强于0．5kcal／mol的关键基团：A63^2．61,I66^2．64,V84^3.32,L85^3.33,T88^3.36,F168^5.29,M177^5.38,L249^6.51,H250^6.52和N253^6.55,观察到腺苷酸没有与L167^5.28相互作用,这一结果支持了L167^5.28是抑制剂特异性结合位点,不与激动剂结合．未结合配体（激动剂或抑制剂）的单体A2AAR和腺苷酸结合后的A2AAR在构象上有三个不同功能性开关．腺苷酸结合可以诱导A2AAR腺苷受体蛋白的构象调整,使得三个功能性开关器件的构象与单体A2AAR不同．     

配体-受体相互作用的计算机模拟及其在药物设计中的应用

配体-受体相互作用在许多生物过程中起重要作用, 计算机分子模拟技术和理论化学计算方法在配体-受体相互作用研究中得到了广泛的应用。本文综述了有关配体-受体相互作用分子模拟和理论计算的常用方法及其在药物设计中的应用。     

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.     

芬太尼类化合物与阿片μ受体相互作用的分子对接与分子动力学模拟

采用分子对接和分子动力学(MD)模拟方法研究了芬太尼类化合物与阿片μ受体的相互作用机制.先用AutoDock4.0程序将芬太尼类化合物对接到同源模建的阿片μ受体结构中,再用GROMACS程序包在水溶液体系中分别对12个芬太尼激动剂和阿片μ受体蛋白复合物进行了MD模拟研究,优化对接复合物的结构,最后利用MM-PBSA方法,在APBS程序中计算芬太尼类衍生物与阿片μ受体的结合自由能,计算出的受体配合物结合常数(Ki)与其实验值吻合较好,并预测了化合物的活性排序.结果表明,复合物蛋白结构与空载受体蛋白结构有较大差异,特别是胞内区IL2、IL3和跨膜区段TM4骨架构象变化较大,不同的化合物对受体结构影响也有差异,活性较好的化合物会增加蛋白特定区域结构的柔性.芬太尼类化合物可能是通过和受体结合后诱导阿片μ受体构象转变为活性构象,引起一系列的信号传导激活G蛋白,从而引发生理效应.     

G-蛋白偶联受体GPR120分子模建研究

新的长链脂肪酸受体G-蛋白偶联受体120 (G-protein-coupled receptor120, GPR120)是2型糖尿病的潜在治疗靶标. 由于其晶体结构迄今尚未获得, 成为基于结构的新药设计的瓶颈. 首先, 以人体β2肾上腺能素受体(human β2 adrenergic receptor, β2AR)晶体结构为模板, 通过同源模建方法构建GPR120三维结构, 对整个体系进行包膜的分子动力学模拟. 然后采用分子对接技术模建了GPR120的小分子激动剂GW9508与GPR120的相互作用模型, 发现了受体分子识别的关键性残基, 为开展定点突变实验提供了指导意义. 所建模型为研究受体与配体作用提供了合理的初始结构, 此方法也适用于其他G蛋白偶联受体的分子模建.     

辛味中药与嗅觉受体相互作用的分子模拟

采用分子模拟的方法, 在Schrdinger软件平台上, 用同源模建的方法构建了嗅觉受体OR1D2, OR7D4和OR51E1的三维结构模型. 运用分子动力学模块Desmond将与激动剂以及抑制剂分别对接的嗅觉受体复合物置于磷脂双膜中进行模拟. 最后将辛味中药的小分子分别对接到嗅觉受体中, 并与苦味中药的对接结果相对照, 依据实验结果, 讨论辛味中药发挥作用的分子机制. 该研究着重于同源模建、分子动力学和分子对接技术的综合应用, 探讨辛味中药化学成分与嗅觉受体的相互作用及其分子机理, 为从分子层面揭示辛味中药的药效物质基础提供帮助, 也为中药药性的研究提供了新的思路和方法.     

L-色氨酸与α/β-环糊精结合机理的计算研究

本研究通过分子动力学模拟详细探讨α/β-环糊精(α/β-CD)与L-色氨酸(L-Trp)在水溶液环境下的相互作用.通过利用MM/PBSA方法计算结合自由能,表明α/β-CD在水溶液中能够自发的与L-Trp络合,并且β-CD与L-Trp结合能力更强.通过观察α/β-CD与L-Trp的动态结合过程,并计算氢键数量,CD空腔...     

单嘧磺隆晶体-活性构象转换的分子动力学模拟

应用分子动力学模拟方法对单嘧磺隆在水、正辛醇和正辛烷3种不同溶剂中的构象行为、单嘧磺隆与3种溶剂之间的相互作用能及氢键相互作用进行了计算研究. 计算结果表明, 在3种不同的溶剂中, 单嘧磺隆的优势构象不同; 其构象转换过程, 特别是转换成活性构象的过程主要发生在水溶液中; 与溶剂分子间的相互作用是分子构象行为的决定因素; 单嘧磺隆的脲桥部分可以和含氢键接受体的溶剂形成氢键, 分子间与分子内氢键的竞争可能是从晶体构象转换成活性构象的主要驱动力.     

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。     

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。     

计算机化学模拟—分子构象识别的新方法

简介了几种利用计算机图形技术研究化合物分子构象的新方法。重点介绍了分子力学计算方法中的系统搜索、随机搜索方法和分子动力学计算方法中的模拟淬火、模拟退火等新技术 ,为药物分子设计中受体与配体分子构象的识别提供了合理可行的方法。