螺环吲哚类MDM2抑制剂的分子对接、定量构效关系和分子动力学模拟

采用分子对接、三维定量构效关系(3D-QSAR)和分子动力学方法研究了21个螺环吲哚类化合物与MDM2蛋白的相互作用, 并建立了相关预测模型. 比较分子场分析法(CoMFA)和比较分子相似性指数分析法(CoMSIA)模型的交互验证相关系数q²分别为0.573 和0.651, 非交互验证相关系数r²分别为0.948和0.980. 分子对接得到的结合模式与分子动力学模拟得到的结果一致, 结合模式表明该类螺环吲哚化合物主要通过疏水相互作用和氢键与MDM2结合. 基于上述相互作用模型设计并合成了6个新结构螺环吲哚化合物, 并在MDM2高表达的前列腺癌LNCaP细胞株上测定其活性, 结果表明化合物5, 6的半数抑制浓度均低于1μg·mL^-1, 可作为新的抗肿瘤药物先导化合物进一步深入研究. 本研究对以MDM2为靶点的新结构螺环吲哚类抑制剂的开发提供了理论和实验依据.     

含磷嘧啶类CDK9抑制剂的分子对接、3D-QSAR和分子动力学模拟

选取64个具有潜力的含磷嘧啶类细胞周期依赖性蛋白激酶(CDK9)小分子抑制剂,采用分子对接方法研究了该类小分子与CDK9的结合作用,结果表明,分子构象、氢键形成、疏水性和氨基酸残基Cys106在此类抑制剂与CDK9的结合过程中具有重要作用.在配体叠合的基础上,运用比较分子力场分析(Co MFA)、比较分子相似性指数分析(Co MSIA)和Topomer Co MFA(T-COMFA)研究了分子结构与抑制活性的关系,发现由训练集立体场、静电场和疏水场组合的Co MSIA模型为最优模型,其内部交叉验证相关系数(Q2=0.557)、非交叉验证相关系数(R2=0.959)和外部预测相关系数(r2=0.863)具有统计学意义,该模型的三维等值线图直观显示了化合物的活性与其三维结构的关系.根据这些结果设计了10个具有新结构的含磷嘧啶类化合物,分子对接和分子动力学模拟结果表明,新化合物和CDK9的结合模式与原化合物64相同,自由能分析从理论上证明了新化合物64d的CDK9抑制活性优于化合物64,并且显示含磷基团与残基Asp109的静电场能在化合物与CDK9作用过程中有重要作用.     

五元杂环并嘧啶类胸苷酸合成酶抑制剂的构效关系和分子对接

用比较分子场分析法(CoMFA)和比较分子相似性指数分析法(CoMSIA)研究了38个五元杂环并嘧啶衍生物类胸苷酸合成酶抑制剂的三维定量构效关系(3D-QSAR), 建立了相关预测模型. CoMFA和CoMSIA模型的交互验证相关系数q²分别为0.662和0.672、非交互验证相关系数R²分别为0.921和0.884、外部交互验证相关系数Q_ext²分别为0.85和0.81. 分子对接得到的结合模式与三维定量构效关系得到的结果一致. 结果表明这两种模型都具有良好的预测能力, 可应用于指导化合物的设计和结构修饰, 为进一步设计新型胸苷酸合成酶抑制剂提供了理论依据.     

3C-like蛋白酶抑制剂的构效关系、分子对接和分子动力学

3C-like蛋白酶是中东呼吸综合征冠状病毒（MERS-CoV）等其它冠状病毒的繁殖过程中极为重要的蛋白酶。它已成为人类在抗冠状病毒领域中的研究热点。本文基于计算生物学方法对与MERS-CoV同属的蝙蝠冠状病毒HKU4（HKU4-CoV）的43个肽类3C-like蛋白酶抑制剂分子,建立三维定量构效关系（3D-QSAR）模型。在基于配体叠合的基础上,发现比较分子相似性指数分析法（CoMSIA）中的四个场组合（位阻场、静电场、氢键供体场与氢键受体场）为最优的模型（Q²=0.522,R_ncv²=0.996,R_pre²=0.904;Q²：交叉验证相关系数,R_ncv²：非交叉验证相关系数,R_pre²：验证集分子的预测值相关系数）,并借助该模型通过分子对接（docking）与分子动力学（MD）方法阐明了配受体结合作用。实验结果表明：（1）基于最优的CoMSIA模型基础上的三维等势图形象地说明了分子基团的位阻作用、静电作用、氢键供体与氢键受体作用对分子生物活性的影响;（2）分子对接研究结果显示了疏水性以及结晶水、氨基酸His166和Glu169在配体和受体结合过程中产生重要作用;（3）分子动力学模拟进一步验证了分子对接模型的可靠性,并发现了两个新的关键氨基酸Ser24与Gln192,它们与配体产生了两个较强的氢键。此外,根据这些结果,一些新的具有潜在抑制活性的肽类化合物作为3C-like蛋白酶抑制剂被获得。以上结果能够帮助深入了解3C-like蛋白酶与肽类抑制剂的作用机理,并且能够为今后的抗MERS-CoV药物设计提供有价值的参考。     

Molecular Docking, 3D-QSAR and Molecular Dynamics Simulation Studies of Substituted Pyrimidines as Selective Covalent Janus Kinase 3 Inhibitors

Janus kinase 3(JAK3) is a member of Janus kinase(JAK) family, and it represents a promising target for the treatment of immune diseases and cancers. However, no highly selective inhibitors of JAK3 have been developed. For discovering the binding mechanism of JAK3 and these inhibitors, a molecular modeling study combining molecular docking, three-dimensional quantitative structure-activity relationships(3D-QSAR), molecular dynamics and binding free energy calculations was performed on a series of pyrimidine-based compounds which could bind with the unique residue Cys909 of JAK3 kinase as the selective inhibitors of JAK3 in this work. The optimum Co MFA and Co MSIA models were generated based on the conformations obtained by molecular docking. The results showed that the models have satisfactory predicted capacity in both internal and external validation. Furthermore, a 50 ns molecular dynamics simulation was carried out to determine the detailed binding process of inhibitors with different activities. It was demonstrated that hydrogen bond interactions with Leu828, Glu903, Tyr904, Leu905 and Leu956 of JAK3 are significant for activity increase, and the Van der Waals interaction is mainly responsible for stable complex.     

马来酰胺类糖原合成酶激酶-3β抑制剂的分子对接和三维定量构效关系

通过分子对接和三维定量构效关系(3D-QSAR)两种方法来确定两类马来酰胺类的糖原合成酶激酶-3β(GSK-3β)抑制剂的结合方式. 首先, 用分子对接确定抑制剂与GSK-3β结合模式及其相互作用; 然后用比较分子力场分析法(CoMFA)与比较分子相似性指数分析法(CoMSIA)对48个化合物做三维定量构效关系的分析. 两种方法得出的交互验证回归系数分别为0.669(CoMFA)和0.683(CoMSIA), 证明该模型具有很好的统计相关性, 同时也说明该模型具有较高的预测能力.根据该模型提供的信息, 设计出9个预测活性较好的分子.     

苯并咪唑类缓蚀剂的HQSAR研究及分子设计

采用分子全息定量构效关系(HQSAR)方法, 构建苯并咪唑衍生物在酸性环境中的缓蚀性能与结构之间的定量构效关系模型, 研究不同碎片区分参数及碎片大小对模型质量的影响, 寻找最优HQSAR模型, 并对其稳定性及预测能力进行评价. 结果显示: 选取碎片区分参数为原子类型(A)、化学键类型(B)、连接性(C)、氢原子(H)、手性(Ch)、氢键给体和受体(D&;A), 碎片大小为1-3 建模时, 得到的HQSAR 模型(r²(非交叉验证系数)=0.996, q²(交叉验证系数)=0.960, SE_cv(交叉验证标准误差)=3.709)具有良好的统计学稳定性及预测能力. 根据最优HQSAR模型图设计出的38种苯并咪唑类化合物理论上均具有较好的缓蚀性能. 本研究为油气田新型高效缓蚀剂研发提供可靠的理论依据.     

咪唑啉衍生物缓蚀剂的定量构效关系及分子设计

采用量子化学密度泛函理论(DFT)及线性回归分析方法, 对十一烷基咪唑啉衍生物缓蚀剂抗H2S、CO2腐蚀性能进行了定量构效关系(QSAR)研究. 通过回归分析, 筛选出了影响缓蚀剂缓蚀性能的主要因素, 建立了QSAR模型, 并使用留一法交叉验证对模型的稳定性及预测能力进行了分析. 结果表明, 电子转移参数△N、咪唑环上非氢原子静电荷之和∑Qring及分子极化率α对咪唑啉类缓蚀剂的缓蚀性能有很大的贡献, 所得模型的拟合相关系数(R2)和交叉验证相关系数(q2)分别为0.924 和0.917, 模型对此类缓蚀剂抗H2S、CO2腐蚀性能具有较好的预测效果. 应用QSAR研究结果进行了分子设计, 在理论上提出了一些具有较高抗H2S、CO2腐蚀性能的新型咪唑啉衍生物, 为实验工作者合成新型缓蚀剂提供理论参考.     

Discovery of Novel Acetaldehyde Dehydrogenase 1A1(ALDH1A1) Inhibitors by Utilizing 3D-QSAR,Molecular Docking and Molecular Dynamics Simulation

Acetaldehyde dehydrogenase 1A1 is a hopeful therapeutic target to ovarian cancer. In this present work, 3D-QSAR, molecular docking and molecular dynamics(MD) simulations were implemented on a series of quinoline-based ALDH1A1 inhibitors to investigate novel acetaldehyde dehydrogenase 1A1 inhibitors as anticancer adjuvant drugs for ovarian cancer. Two reliable CoMFA(Q~2 = 0.583, R~2 = 0.967) and CoMSIA(Q~2 = 0.640, R~2 = 0.977) models of ALDH1A1 inhibitors were established. Novel ALDH1A1 inhibitors were predicted by the 3D-QSAR models. Molecular docking reveals important residues for protein-compound interactions, and the results revealed ALDH1A1 inhibitors had stronger electrostatic interaction and binding affinity with key residues of protein, such as Phe171, Val174 and Cys303. Molecular dynamics simulations further verified the results of molecular docking. The above information provided significant guidance for the design of novel ALDH1A1 inhibitors.     

苯并咪唑类缓蚀剂的3D-QSAR研究及分子设计

采用比较分子场分析法(CoMFA)和比较分子相似性指数分析法(CoMSIA), 对苯并咪唑衍生物抗盐酸腐蚀的缓蚀性能进行了三维定量构效关系研究, 并使用留一法交叉验证手段对3D-QSAR模型的稳定性及预测能力进行了分析. 结果表明, 立体场、静电场和氢键供体场(电子给体)是影响苯并咪唑缓蚀剂缓蚀性能的主要因素; 所构建的CoMFA模型(q2=0.541, R2=0.996)和CoMSIA模型(q2=0.581, R2=0.987)均具有较好的统计学稳定性和预测能力. 基于3D-QSAR等势图设计出了几种具有较好缓蚀性能的苯并咪唑化合物, 为油气田新型缓蚀剂的研发提供了一种新思路.     

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.     

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...     

芳香噻嗪类衍生物作为选择性醛糖还原酶抑制剂的分子对接和基于受体的三维定量构效关系研究

芳香噻嗪类衍生物被证明是一类选择性较好的高活性醛糖还原酶抑制剂(ARIs).本文对44个芳香噻嗪类化合物进行了分子对接(docking)和三维定量构效关系(3D-QSAR)研究,并探索了此类化合物与醛糖还原酶(ALr²)的作用机理.醛糖还原酶与醛还原酶(ALR1)活性位点的叠加结果显示, ALr²中残基Leu 300和Cys298的存在是化合物1m具有高选择性的原因.分别建立了比较分子场分析方法(CoMFA, q² = 0.649, r² =0.934; q²:交叉验证相关系数, r²:非交叉验证相关系数)和比较分子相似性指数分析方法(CoMSIA, q² = 0.746, r² = 0.971)模型,并对影响此类化合物生物活性的结构进行了鉴定.结果显示,两个模型均具有较高预测能力,并通过测试集中的7个化合物进行了验证,其中CoMFA模型和CoMSIA模型的预测相关系数(r_Pred²)分别为0.748和0.828. 3D-QSAR模型中的三维等值线图表明,在化合物1m的苄基环上C3和C4位置以及苯并噻嗪母核上C5和C7位置进行改进可能对生物活性的提高有利,此预测与我们前期报道的苯并噻嗪母核C7位改进结果一致.本文所建3D-QSAR模型能够在理性设计具有更高生物活性的新型ARIs中发挥重要作用.     

Molecular Docking and 3D QSAR Research of Indolocarbazole Series as Cyclin-Dependent Kinase Inhibitors

Fifty indolocarbazole series as cyclin-dependent kinase inhibitors (CDKs) are used to establish a threedimensional quantitative structure-activity relationship (3D QSAR) model based on docking conformations resulting from the Topomer comparative molecular field analysis (Topomer CoMFA). The statistic parameters show that the cross-validation (q²), the multiple correlation coefficient of fitting (r²), and external validation statistic (Q_ext²) are 0.953, 0.968, and 0.954, respectively. It is demonstrated that this Topomer CoMFA model has good stability and prediction ability. The methodology of the fragment-based drug design (FBDD) was also used to virtually screen new CDKs by the Topomer Search technology. Four similar substitutional groups selected from the ZINC database were added to the basic scaffold. As a result, 18 new CDKs with high activities were obtained. The template molecule and new designed compounds are used to study the binding relationship between the ligands and the receptor protein with Surflex-Dock. The docking results suggest good binding interactions of the designed compounds with protein. There are several hydrogen bondings between CDKs with amino acid residues of LYS33, LYS89, ASP86, LEU83, GLU81.     

基于分子对接的6-萘甲基取代HEPT类HIV-1逆转录酶抑制剂构效关系研究

采用分子对接方法得到了一系列6-萘甲基取代HEPT类逆转录酶抑制剂分子与HIV-1逆转录酶复合物模型,从中抽取出抑制剂分子的活性构象,进一步应用CoMFA和CoMSIA方法建立了具有较好预测能力的3D-QSAR模型,深入探讨了这些化合物的定量构效关系,为进一步的药物设计奠定了良好的基础.另外,以化合物13及其相应的β异构体24为代表,结合量子化学从头算分子轨道理论方法考察了它们的前线轨道,为阐明α和β系列化合物的活性差异提供了理论依据.     

QSAR and Pharmacophore Studies of Thiazolidine-4-carboxylic Acid Derivatives as Novel Influenza Neuraminidase Inhibitors Using HQSAR, Topomer CoMFA and CoMSIA

In order to understand the chemical-biological interactions governing their activities toward neuraminidase (NA), QSAR models of 28 thiazolidine-4-carboxylic acid derivatives with inhibitory influenza A virus were developed. The obtained HQSAR (hologram quantitative structure activity relationship), Topomer CoMFA and CoMSIA (comparative molecular similarity indices analysis) models were robust and had good exterior predictive capabilities. Moreover, QSAR modeling results elucidated that hydrogen bonds highly contributed to the inhibitory activity, then electrostatic and hydrophobic factors. Squared multiple correlation coefficients (R2) of HQSAR, Topomer CoMFA and CoMSIA models were 0.994, 0.978 and 0.996, respectively. Squared cross-validated correlation coefficients (Q2) of HQSAR, Topomer CoMFA and CoMSIA models were in turn 0.951, 919 and 0.820. Furthermore, squared multiple correlation coefficients for the test set (R2test) of HQSAR, CoMFA and CoMSIA models were 0.879, 0.912 and 0.953, respectively. Squared cross-validated correlation coefficients for the test set (Q2ext) of HQSAR, Topomer CoMFA and CoMSIA models were 0.867, 0.884 and 0.899, correspondingly.     

二芳基三嗪类HIV-1逆转录酶抑制剂的分子对接及3D-QSAR研究

对40个二芳基三嗪类HIV-1逆转录酶抑制剂进行了分子对接研究,结果表明,2个疏水性芳香取代基团与结合口袋底部形成的疏水和范德华相互作用、三嗪环母核及其R4取代基与结合位点产生的氢键和静电作用以及R4取代基与袋口形成的空间位阻效应是影响该系列化合物活性的重要因素.根据对接优势构象进行分子叠合和比较分子相似性指数分析(C...     

Novel Etodolac-Based 1,2,4-Triazole Derivatives as Antimicrobial Agents: Synthesis,Biological Evaluation,and Molecular Docking Study

Russian Journal of Organic Chemistry - A series of novel 1,2,4-triazole nonsteroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs) derived from etodolac were designed and synthesized. The synthesized compounds...     

洋刀豆脲酶与抑制剂相互作用的分子对接和分子动力学研究

通过洋刀豆脲酶抑制剂的筛选实验得到具有较好抑制活性的化合物2-乙酰基-γ-丁内酯(COM), 其半数抑制浓度在微摩尔浓度级别(IC₅₀＝375 μmol•L^－l). 在此基础上, 使用分子对接和分子动力学(MD)模拟的方法研究洋刀豆脲酶与抑制剂乙酰氧肟酸(AHA)及活性化合物COM之间的相互作用. 用Gold3.0程序将两个小分子与洋刀豆脲酶的晶体结构进行对接, 对接得到的复合物模型使用Amber程序进行MD模拟研究. 模拟过程中, 脲酶结构中的双核镍离子活性中心选用non-bonded模型. 研究结果显示: AHA与洋刀豆脲酶结合时, Ni(1)和Ni(2)均为五配位|COM与洋刀豆脲酶结合时Ni(1)为五配位, Ni(2)为六配位的结合模型更加合理. 这些研究为了解洋刀豆脲酶与抑制剂之间的相互作用提供了重要的参考信息.     

New Pyridopyrimidone Derivatives: Synthesis,Molecular Docking Studies,and Potential Anticancer Activity

Russian Journal of General Chemistry - A new series of pyrido[2,3-d]pyrimidones incorporated pyrazoles and fused triazoles are synthesized and tested in vitro for cytotoxic effect against cancer...