药物发现中常用化合物库特征描述与对比分析

随着计算技术的发展和分子模拟软件的日趋成熟, 虚拟筛选已经在药物发现过程中发挥着越来越重要的作用. 在虚拟筛选过程中, 所使用化合物库的质量对先导化合物发现的成功率起着至关重要的作用. 本文通过对已知药物库、天然产物库、中药原植物化学成分库、筛选常用商业化合物库以及研究者所在实验室建立的化合物库的分析比较, 从化合物库的分子多样性、化学空间和分子骨架等多个方面提取并对比每一种化合物库的特征, 发现了已知药物库与中药原植物化学成分库的特征相似性, 揭示了中药原植物化学成分库作为筛选库的类药性优势, 并且深化了对几种筛选用化合物库特征的认识和理解.     

A_1腺苷受体的同源模建及其结构验证

采用同源模建的方法构建了A1腺苷受体的三维结构,并与拮抗剂分子DPCPX对接,将得到的复合物结构进行5 ns的分子动力学模拟,以最后2 ns的平均结构和平衡后抽取的11帧构象共12个蛋白结构为研究对象,用包含52个活性分子和1000个诱饵分子的测试库,分别通过DOCK、VINA和GOLD三种对接软件进行评价,最终得出合理的蛋白质模型.根据top10%的富集因子(EF)和ROC曲线下面积(AU-ROC)的计算结果,我们认为GOLD是最适合A1腺苷受体的对接软件,而12个蛋白质结构中F5和Favg的三维结构模型比较合理,可以作为进一步大规模虚拟筛选的模型.     

基于双嘧啶和双巴比妥酸的氢键组装体的理论研究

用AM1方法对双嘧啶和双巴比妥酸以及二者以1:1的摩尔比通过分子间多重氢键自组织形成的二体进行了几何构型优化,得到氢键键能。并在此基础上用INDO-CI方法讨论了三者的UV-Vis光谱,结果与实验值符合得很好,证实了多重氢键导致新的超分子聚集体的生成,并讨论了氢键在超分子聚集体形成过程中的作用本质。     

系列新推拉型多环共轭分子二阶非线性光学性质的理论研究

在AM1和ZINDO方法基础上,按完全态求和(SOS)公式编制了计算分子二阶非线性光学系数β_ijk和β_μ的程序,研究了一系列新推拉型多环共轭分子的结构、光谱和二阶非线性光学系数β(-2ω,ω,ω)和β(0,0,0).考察了分子共轭链长、分子骨架和给电子取代基对β_μ的影响,并设计了具有最大β_μ的新型非线性光学材料分子.     

人类腺苷受体A3亚型拮抗剂的构效关系分析

构建人类腺苷受体A3亚型药效团模型和三维蛋白结构模型用于作用模式研究.以18个来源于文献具有腺苷受体A3亚型拮抗活性的化合物作为训练集,使用HypoGen方法构建药效团模型.通过同源模建和分子动力学模拟构建了人类腺苷受体A3亚型的三维蛋白模型,并利用PROCHECK方法评估该模型的合理性,对所得的结构使用分子对接程序进行作用模式分析,药效团模型和同源模建结果相互匹配较好.使用新药效团模型对MDL药物数据库(MDDR)中包含的约120000个化合物进行虚拟筛选,得到了8个候选化合物,用于进一步的生物学评价和活性测定.本工作对于人类腺苷受体A3亚型拮抗剂的设计和抗哮喘药物的研发具有一定的理论指导和应用价值.     

二酮酸类HIV-1整合酶抑制剂的定量构效关系

应用遗传函数分析法(GFA)和分子场分析法(MFA)对一系列二酮酸类整合酶抑制剂分别进行了二维和三维定量构效关系研究, 并对随机选择的5个化合物组成的测试集进行了预测, 外在预测的r2pred值分别达到0.987和0.759, 表明模型具有良好的预测能力, 同时利用药效团分析的方法, 验证了QSAR (quantitave structure-activity relationship)模型, 并概括了疏水作用对抑制剂活性的重要影响. 研究结果表明, 电性描述符(Apol)对活性有重要影响, 意味着抑制剂与金属离子的螯合作用, 同时空间和结构因素特别是疏水作用也对活性有重要作用. 利用这些规律进行了分子设计, 在理论上获得了一些具有较高抑制剂活性的新的二酮酸类衍生物, 并期待实验证实.     

Combretastatins类微管蛋白抑制剂的定量构效关系与结合模式

以Combretastatins的B环改造化合物为研究对象, 采用遗传函数分析方法进行了二维定量构效关系研究. 研究结果表明, Apol, PMI-mag, Dipole-mag, Hbond donor和RadOfGyration等描述符对该系列抑制剂活性的贡献最大. 采用比较分子场分析方法(CoMFA)和比较分子相似因子分析方法(CoMSIA)进行了三维定量构效关系研究, 建立的CoMFA和CoMSIA模型的交叉验证相关系数q2分别为0.630和0.634, 具有较强的预测能力. 利用CoMFA和CoMSIA模型的三维等势图解析了Combretastatins类化合物的构效关系, 阐明了B环上各取代基对抑制微管蛋白聚合活性的影响, 同时应用分子对接方法分析并验证了定量构效关系模型.     

分子对接打分修正及在内皮脂肪酶选择性抑制剂筛选中的应用

内皮脂肪酶（EL）是脂代谢调控甘油三酯脂酶家族的新成员,其功能主要为水解富含磷脂的高密度脂蛋白（HDL）,对其进行选择性抑制而不影响其同源蛋白脂蛋白脂肪酶（LPL）能够提高血浆中HDLc的浓度水平,有利于预防及治疗动脉粥样硬化疾病。目前分子对接中的打分函数对大分子及大蛋白口袋具有偏向性,使得基于分子对接的虚拟筛选成功率普遍不高。本文中,我们将EL和LPL分别与Specs小分子库进行了分子对接,分析了对接打分与重原子数及接触面积的关系,发现对接打分与重原子数及接触面积之间有极高的相关性,即存在重原子数的叠加效应（重原子数越大,打分越好的趋势）。我们建立了基于重原子数和接触面积的EL、LPL对接打分标准曲线,利用此标准曲线进行对接打分的修正,并用已知抑制剂和生成的decoy分子作为验证集进行了验证。随后,我们应用此打分修正策略对传统中药库（TCMD）进行了基于分子对接的虚拟筛选,发现经过打分修正后的分子排名与重原子数之间的分布更为均衡,同时我们对EL打分较高、LPL打分较低且类药性较好的分子进行了结合模式的分析,为高活性高选择性EL抑制剂的发现奠定了基础。     

两种C60双氰衍生物的结构、光谱和二阶非线性光学性质的理论研究

用INDO/2和INDO/SCI方法计算了C₆₀(C≡N)₂和C₆₀C(C≡N)₂基态电子结构和电子光谱,所得结果与实验值基本一致.在此基础上,用ZINDO-SOS方法计算了两个分子的二阶非线性光学系数β_ijk和β_μ,并对其结果进行了分析和讨论.结果表明,乙氰基与C₆₀相连的两种碳笼衍生物都有大的非线性光学系数,C₆₀C(C≡N)₂是有希望的非线性光学材料.