基于遗传算法的PTP1B抑制剂的二维定量构效关系研究

利用遗传算法,并结合线性回归和交叉验证方法,对一系列43个苯并呋喃/噻吩联二苯类PTP1B抑制剂作了二维定量构效关系的研究.计算得到了一组效果较好的定量构效关系模型.模型不仅具有好的回归能力,而且还具有很好的预测能力.同时,通过分析在遗传优化过程中参数在精华种群中所占的比例,还得到了可能对活性影响较大的成分.计算结果表明,分子的4个参数:lgP(分配系数)、Area（表面积）、MW（分子量）以及Dip（偶极距）是影响化合物活性的最重要的参数,这对抑制剂的设计和改造提供了指导.     

基于QSAR/QSSR的苯并三唑化合物选择性抑制PTP-1B的研究

蛋白酪氨酸磷酸酶1B (PTP-1B)特异性抑制剂是近年来治疗II型糖尿病药物研发的热点. PTP-1B与T细胞蛋白酪氨酸磷酸酶(TCPTP)同源性很高, 为了避免在使用PTP-1B抑制剂过程中对TCPTP产生交叉抑制, 则需要设计开发对PTP-1B具有高活性和高特异选择性的小分子化合物. 苯并三唑类化合物对PTP-1B的抑制活性很高, 并且其中一些化合物对PTP-1B表现出了较好的特异选择性, 具有良好的药用开发前景. 通过CoMFA和CoMSIA两种方法分别对该类化合物进行了三维定量结构-活性关系(3D-QSAR)和三维定量结构-选择性关系(3D-QSSR)研究, 并建立了相关的预测模型. 计算结果表明PTP-1B中的Arg24与化合物的氢键相互作用是提高选择性的重要因素, 并且在R2位引入氢键供体且体积较大的强供电子基团, 将有利于化合物抑制活性的提高, 而在R2位取代基的末端引入氢键受体且体积较大的强吸电子基团, 将有利于化合物选择性的提高.     

Discodermolide及其衍生物三维定量构效关系的研究

Discodermolide是一种新颖的作用于微管蛋白的抗肿瘤化合物, 具有良好的药用前景. 为了设计出药效更好的类似物, 我们用比较分子力场分析(CoMFA)和比较分子相似性指数分析(CoMSIA)对discodermolide及其衍生物进行了三维定量构效关系(3D-QSAR)的研究, 并建立了相关的预测模型. 其中, CoMFA模型的交叉验证相关系数(q2)为0.592, 非交叉验证相关系数(r2)为0.982, 标准偏差(SEE)为0.094, F值为119.761; CoMSIA模型的q2为0.544, r2为0.980, SEE为0.098, F值为108.715. 计算结果表明, 获得的CoMFA和CoMSIA模型具有良好的预测能力, 可以应用于指导该类化合物的设计.     

PTP1B和1,2-萘醌类抑制剂的分子动力学模拟

采用分子动力学和分子力学相结合的方法 ,研究了一类 1,2 萘醌类抑制剂与酪氨酸蛋白磷酸酯酶PTP1B之间的相互作用模式 .计算得到的抑制剂和靶酶之间的相互作用模式显示范德华相互作用、疏水相互作用以及氢键作用是主要的作用模式 .计算结果还表明抑制剂和PTP1B的相互作用能ΔE越低 ,抑制剂活性越高 .通过计算各种能量对ΔE的贡献 ,以及对复合物结构参数的分析 ,发现抑制剂和受体之间疏水相互作用是造成抑制剂活性差别的主要原因 .这为设计其他非酸类抑制剂提供了信息     

酪氨酸蛋白磷酸酯酶1B抑制剂的分子对接和三维定量构效关系研究

用一种柔性分子对接方法(FlexX)将12个2-草酰胺苯甲酸类抑制剂和酪氨酸蛋白磷酸酯酶(PTP1B)活性口袋进行分子对接,对接程序预测的抑制剂和酶之间的相互作用能与抑制活性之间有很好的相关性(非线性相关系数R²达0.859),这说明对接结果可以比较准确地预测抑制剂和PTP1B之间的结合模式.然后,将33个同类抑制剂的骨架叠合在分子对接预测的结合构象上,用比较分子力场分析方法(CoMFA)对其进行三维定量活性构效关系研究,得到的CoMFA模型具有很好的统计相关性(交互验证回归系数q²为0.650),并可以准确地预测测试集6个化合物的活性(平均标准偏差为0.177).同时,由CoMFA模型得出的抑制剂改造信息与用FlexX预测的结合模式是一致的,进一步证明我们预测的结合模式是正确的.为研究这类抑制剂和PTP1B的结合模式及对抑制剂进行结构改造提供了信息.     

含氟新农药的构效关系研究Ⅱ.三维定量构效关系分析

为了能更深入地认识含氟新化合物作为农药的生物活性和其结构间的关系,建立有意义的药物-受体作用模型,寻找同类化合物的药效团,对合成的含氟化合物在经典QSAR方法研究的基础上,又进一步运用DISCO,CoMFA和Leapfrog方法研究了它们的三维构效关系.首先根据化学结构,将分子进行了分类,然后再分别进行CoMFA计算,根据第I类分子的CoMFA结果,我们进行了含氯化合物的全新设计.根据各类中较好的构效关系模型,我们进行了分子的改造,预测了它们的活性.     

酪氨酸激酶抑制剂的三维定量构效关系研究

利用柔性原子受体模型(FLARM)方法对一系列的异黄酮和喹诺酮衍生物表皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制剂进行了三维定量构效关系研究，得到了合理的构效关系模型.FLARM方法的计算结果还给出了虚拟的受体模型，该模型说明了抑制剂与受体之间可能的相互作用.由该虚拟受体模型得到的受体-配体相互作用与Novartis药效团模型比较类似.     

皂甙的三维定量构效关系研究

针对目标分子柔性大的特点,在比较分子场分析(CoMFA)方法中采用交叉验证相关系数平方R^2引导的构象选择法。对12个皂甙分子的生物活性进行了三维定量构效关系研究。探讨了几种探针对构效关系结果的影响,并选择了一种较合理的“复合”探针方案。应用该复合探针构建CoMFA模型,发现影响药效的立体场与静电场的贡献分别为40%和40%,其它能量项的贡献为20%。该模型交叉验证的相关系数平方R^2为0.653,非交叉验证的R^2为0.991,方差比F(4,7)值130.195(即置信度99%以上),活性预计的标准偏差与极差比(s/△γ)为4.2%,表明模型具有较好的预测能力。根据该模型,预计在指定位置添加位阻较大的基团活性值提高将会比较明显。     

紫杉醇衍生物的三维定量构效关系研究

利用比较分子力场分析(CoMFA)方法对98个紫杉醇衍生物的三维定量构效关系(3D-QSAR)进行了分析,发现影响其活性的立体能与静电能之比为61.6/38.4.进一步分析表明,C-13侧链基团的改变对其活性影响较大,尤其是2'-OH对保持活性是至关重要的;而母环其它位置取代基的改变对活性影响较小.该模型交叉验证r_cv²=0.714,非交叉验证r₂=0.901;以此模型对验证组10个化合物活性进行预测,r_pred²=0.812,表明模型具有很好的预测能力,对紫杉醇的改性或新类似物的合成具有指导意义.     

咪唑并吡啶类化合物结构及PDE抑制活性的三维构效关系研究

对咪唑并吡啶类化合物作为环核苷酸磷酸二酯酶(PDE)的抑制剂的抑制活性进行了比较分子力场分析.结果表明,立体效应和静电作用场是描述对PDE抑制活性和进行结构性能关系研究的最重要的结构参数,提出了对该类化合物进行结构修饰的方法,并由新建立的三维定量构效关系模型对该类化合物的PDE抑制活性进行了预报.     

苯并呋喃／噻吩联二苯类PTP1B抑制剂三维构效关系研究

主要采用比较分子力场分析方法（CoMFA）对苯并呋喃／噻吩联二苯类PTP1B (protein tyrosine phosphatase 1B)抑制剂进行了三维构效关系的研究，考察了 静电场、立体场和氢键场对构效关系的影响，交叉系数q^2的值达到0．58，表明 CoMFA得到的构效关系模型比较理想，同时test set中分子的预测活性也表明，模 型具有较好的预测能力，研究还表明，氢键场的加入不一定有利于模型的改善，通 过对分子场等值面图的分析，可以观察到叠合分子周围立体场和静电场对化合物活 性的影响，为改进原有化合物的结构，提高它们的活性提供了指导，还尝试采用比 较分子相似性指数分析方法（CoMFA）对这一系列化合物作了研究，结果表明虽然 CoMFA中加入了疏水场，但是对于研究的体系，CoMFA的模型质量并没有显著提高。     

Improved 3D-QSAR prediction by multiple-conformational alignment: A case study on PTP1B inhibitors

Three-dimension quantitative structure activity relationship (3D-QSAR) was one of the major statistical techniques to investigate the correlation of biological activity with structural properties of candidate molecules, and the accuracy of statistic greatly depended on molecular alignment methodology. Exhaustive conformational search and successful conformational superposition could extremely improve the predictive accuracy of QSAR modeling. In this work, we proposed a solution to optimize QSAR prediction by multiple-conformational alignment methods, with a set of 40 flexible PTP1B inhibitors as case study. Three different molecular alignment methods were used for the development of 3D-QSAR models listed as following: (1) docking-based alignment (DBA); (2) pharmacophore-based alignment (PBA) and (3) co-crystallized conformer-based alignment (CCBA). Among these three alignments, it was indicated that the CCBA was the best and the fastest strategy in 3D-QSAR development, with the square correlation coefficient (r²) and cross-validated squared correlation coefficient (q²) of comparative molecular field analysis (CoMFA) were 0.992 and 0.694; the r² and q² of comparative molecular similarity indices analysis (CoMSIA) were 0.972 and 0.603, respectively. The alignment methodologies used here not only generated a robust QSAR model with useful molecular field contour maps for designing novel PTP1B inhibitors, but also provided a solution for constructing accurate 3D-QSAR model for various disease targets. Undoubtedly, such attempt in QSAR analysis would greatly help us to understand essential structural features of inhibitors required by its target, and so as to discover more promising chemical derivatives.     

含氮杂环氧钒配合物对PTP1B和ALP的抑制活性研究

蛋白酪氨酸磷酸酶1B (protein tyrosine phosphatase 1B, PTP1B)是当前开发治疗糖尿病药物的优秀靶标, 也是钒配合物抗糖尿病作用相关的重要靶蛋白. 研究了三种含氮平面杂环螯合配体2,2’-联咪唑(L1), 2,2’-联吡啶(L2), 1,10-邻菲咯啉(L3)的氧钒配合物对PTP1B以及碱性磷酸酶(alkaline phosphatase, ALP)的体外抑制作用. 结果表明, 1∶1和2∶1型配位的氧钒化合物均表现出对PTP1B较强的抑制活性, IC50值在120～260 nmol/L间, 抑制能力接近双麦芽酚氧钒配合物(BMOV). 抑制动力学实验表明这些氧钒配合物对PTP1B的抑制模式均为竞争性抑制, 抑制常数在20～160 nmol/L. 其对PTP1B抑制活性较ALP高103倍, 表明氧钒配合物对两种磷酸酶的抑制具有一定的选择性.     

Indole- and Pyrazole-Glycyrrhetinic Acid Derivatives as PTP1B Inhibitors: Synthesis,In Vitro and In Silico Studies

Regulating insulin and leptin levels using a protein tyrosine phosphatase 1B (PTP1B) inhibitor is an attractive strategy to treat diabetes and obesity. Glycyrrhetinic acid (GA), a triterpenoid, may weakly inhibit this enzyme. Nonetheless, semisynthetic derivatives of GA have not been developed as PTP1B inhibitors to date. Herein we describe the synthesis and evaluation of two series of indole- and N-phenylpyrazole-GA derivatives (4a–f and 5a–f). We measured their inhibitory activity and enzyme kinetics against PTP1B using p-nitrophenylphosphate (pNPP) assay. GA derivatives bearing substituted indoles or N-phenylpyrazoles fused to their A-ring showed a 50% inhibitory concentration for PTP1B in a range from 2.5 to 10.1 µM. The trifluoromethyl derivative of indole-GA (4f) exhibited non-competitive inhibition of PTP1B as well as higher potency (IC₅₀ = 2.5 µM) than that of positive controls ursolic acid (IC₅₀ = 5.6 µM), claramine (IC₅₀ = 13.7 µM) and suramin (IC₅₀ = 4.1 µM). Finally, docking and molecular dynamics simulations provided the theoretical basis for the favorable activity of the designed compounds.     

Synthesis of mangiferin derivates and study their potent PTP1B inhibitory activity

Protein tyrosine phosphatase 1B (PTP1B) has received considerable attention from the drug industry as a potential treatment for diabetes mellitus.Mangiferin has been reported to possess significant antidiabetic activity.Based on the previous study,eight new mangiferin derivates were synthesized and evaluated for their PTP1B inhibitory activity.Some of them displayed good inhibitory activity on PTP1B.     

苯并嗪酮衍生物的3D-QSAR分析

苯并嗪酮衍生物是近年来发现的一类抗血小板聚集化合物, 在前人研究的基础上利用比较分子场分析(CoMFA)和比较分子相似性指数分析(CoMSIA)对23个苯并嗪酮衍生物进行了三维定量构效关系(3D-QSAR)研究. 其中CoMFA模型交叉验证系数Q2=0.703, 回归系数R2=0.994, 计算值与实验值的平均方差SEE=0.053, 统计方差比F=184.773; CoMSIA模型Q2=0.847, R2=0.992, SEE=0.058, F=171.670. 两种方法得到的模型都具有较好的预测能力. 结果表明, 标题化合物中8-位取代基R1静电效应起主要作用; 2-位取代基R2立体效应占主导作用, 但官能团大小要适中. 根据研究结果设计了六种活性较高的化合物.     

3D-QSAR Study on a Series of Indolo[1,2-b]quinazoline Derivatives with Anticancer Activity and their Molecular Design

Indolo[1,2-b]quinazoline derivatives have recently been reported as a type of compound with potential anticancer activity. On the basis of our the published two-dimensional quantitative structure-activity relationship (2D-QSAR) of these compounds, a further study on the three-dimensional quantitative structure-activity relationship (3D-QSAR) was carried out using the method of comparative molecular field analysis (CoMFA). A reasonable, receivable, and an effective 3D-QSAR model has been established, in which the correlation coefficient (r²) and cross-validation coefficient (q²) values are 0.986 and 0.695, respectively, the statistical squared deviation ratio (F) is 114.6, and the standard deviation (SD) is 0.084. The results suggest that the electrostatic effect of substituent R₁ and steric effect of substituent R₂ play a very important role in the improvement of the anticancer activity of these compounds. In this article, some significant conclusions, which are in good agreement with the conclusions obtained using 2D-QSAR, were drawn as follows. (1) The electrostatic effect in the substituent R₁ part plays a major role, and it is very important to make the first atom of R₁ carrying more positive charges in order to improve the anticancer activity of the compounds. (2) The steric effect plays a major role in the substituent R₂ part, and the volume of R₂ should be moderate. Based on the above conclusions, three new molecules of Indolo[1,2-b]quinazoline derivatives with higher anticancer activity have been theoretically designed and are waiting for support from experiment. The QSAR results can offer a theoretical reference for the pharmaceutical synthesis.