分子动力学研究2-乙酸苯并噻吩在HIV-1蛋白酶与抑制剂结合中的作用

为了研究别构小分子2-乙酸苯并噻吩(2FX)在HIV-1蛋白酶与抑制剂结合中的作用, 利用分子动力学方法分别对未结合和结合2FX的HIV-1蛋白酶抑制剂体系进行了100 ns的模拟, 模拟计算中对每种体系均采用两种新的分子力场ff99SBildn和ff12SB. 研究了2FX对体系构象的影响和两体系在不同力场下的动力学行为, 分析了两体系的均方根偏差和残基的B因子, 比较了计算结构和晶体结构, 最后采用MM-PB/GBSA两种方法计算了两体系的结合自由能. 研究表明, 两种力场计算的结果虽有差异, 但都说明2FX的结合导致蛋白酶构象的变化, 使得体系更加稳定, 尤其是flap的柔性减弱, 使得蛋白酶和抑制剂的结合更牢固; 另外, 还发现ff12SB力场动力学过程更稳定. 研究结果有助于为设计新的别构抑制剂提供理论依据.     

HIV-1整合酶链转移抑制剂的3D-QSAR、分子对接和分子动力学模拟研究

为了获得高活性、结构新颖的整合酶链转移(INST)抑制剂,本文采用Co MFA和Co MSIA两种方法对32个萘啶类INST抑制剂进行了三维定量构效关系研究,并建立了相关模型,其交叉验证系数分别为q~2=0. 809和q~2=0. 816,拟合验证系数分别为r~2=0. 998和r~2=0. 981,表明所建立的模型是可靠的且具有一定的预测能力。利用分子对接探讨小分子化合物与INST蛋白的相互作用模式,结果表明,萘啶类化合物主要通过疏水作用和氢键作用与INSTIs蛋白结合。最后通过分子动力学模拟进一步验证对接结果发现,对接的结合模式与分子动力学模拟得到的结果是一致的。本研究获得的综合模型和推论可以为开发有效的HIV INSTIs提供重要的理论信息。     

基于虚拟筛选和分子动力学模拟发现新型ULK1抑制剂

Unc-51样自噬激活激酶1（unc-51-like autophagy activating kinase 1,ULK1）作为自噬启动的重要调控因子,是肿瘤治疗的关键靶点之一。首先,以已知ULK1抑制剂为基础构建药效团模型,通过药效团模型筛选、分子对接以及分子力学广义波恩表面积（Molecular Mechanics/Generalized Born Surface Area,MM/GBSA）结合自由能计算等方法,对含有52万多个类药性小分子的数据库进行虚拟筛选,得到具有较高理论亲和力的化合物。随后,50ns的分子动力学模拟验证了蛋白质-配体复合物结合的稳定性,最后10ns的平均结合自由能的计算研究进一步验证了配体的结合能力。结果表明,6个化合物（F5258-0159、F3407-0428、F0529-1100、F0696-3531、F3222-5280、F6525-5596）具有骨架新颖、分子对接分数和结合自由能数值优异及与ULK1的结合状态稳定等特点,可以作为新型潜在的ULK1抑制剂用于肿瘤治疗的研究,也为新型ULK1抑制剂的设计和研发提供新的研究思路。     

用分子动力学模拟天然气水合物的抑制效应

用分子动力学模拟方法确定了结构H型(SH)天然气水合物的稳定晶体生长面为(001), 系统研究了277 K时三种动力学抑制剂对此晶面的影响. 模拟显示抑制剂中的氧与表面水分子形成氢键, 从而破坏原有的稳定结构, 造成水合物笼型结构坍塌, 达到抑制水合物形成的效果. 比较三种不同动力学抑制剂对SH的抑制效果得出: PVCap＞PEO＞PVP. 在此基础上研究了PVCap对天然气水合物结构I型(SI), 结构II型(SII)和SH三种不同晶型的抑制效应. 模拟发现抑制效果的次序为: SH＞SI＞SII.     

IOPY/ISPY类HIV-1逆转录酶抑制剂的定量构效关系研究

C-5修饰的3-碘-4-芳氧基/芳硫基吡啶酮(IOPY/ISPY)类化合物是一类潜在的HIV-1非核苷类逆转录酶抑制剂, 特别是这类化合物因具有同时抑制野生型和突变型病毒株的特性, 而受到更加广泛的关注. 首先利用两套2D通用描述符同时构建了该类化合物的线性和非线性定量构效关系模型. 结果表明这些模型都具有较好的预测能力, 并且非线性模型较线性模型预测能力更好些. 为了更好、更形象地描述逆转录酶抑制剂的特征, 进一步结合三维定量构效关系(3D-QSAR)模型, 以及SAReport分析对该类化合物同时抑制野生型和突变型病毒株的结构特征进行了分析, 发现在对这类化合物进行结构修饰时, 需要服从如下三条理论指导原则: (1) R基团中的正负电场分布情况对化合物的活性起着关键作用|(2) R基团最好具有芳香环或芳香杂环和(3) R基团的环结构上连接的取代基不宜太多.     

聚乙烯唑啉作用下甲烷水合物分解的分子动力学模拟

利用分子动力学模拟系统研究了不同质量浓度下(1.25%、2.50%、6.06%)聚乙烯唑啉(PEtO)对甲烷水合物的分解作用. 模拟体系为甲烷水合物2′2′2的超胞和聚合物对接体系. 模拟发现水分子间氢键构架的水合物笼型结构在PEtO的作用下出现扭曲, 最终导致水合物笼型结构完全坍塌. 通过氧原子径向分布函数、均方位移以及扩散系数比较不同浓度PEtO的作用, 证实在一定浓度范围内, PEtO的浓度越高, 其水合物分解作用越强. 此外, PEtO 具有一定的可生物降解性. PEtO 对水合物的作用为: PEtO 吸附在水合物表面, 其中的酰胺基(N―C＝O)与成笼的水分子形成氢键, 破坏邻近的笼形结构, 令水合物分解; PEtO不断分解表面的水合物, 直到水合物笼完全分解.     

用分子模拟方法研究HIV-1整合酶与咖啡酰基类抑制剂的相互作用

用分子对接和分子动力学(MD)模拟方法研究了一类咖啡酰基和没食子酰基类HIV-1整合酶抑制剂与整合酶之间的相互作用模式, 结果表明该类抑制剂分子上的两个侧链基团(咖啡酰基或没食子酰基)与整合酶的DDE基序之间的相互作用对抑制整合酶活性起到关键作用. 当侧链基团为没食子酰基时, 可以提高该类抑制剂与整合酶的结合能力. 采用线性相互作用能方法(LIE)计算了该类抑制剂与整合酶之间的结合自由能, 预测值与实验值相吻合, 均方根偏差RMSD为1.39 kJ•mol^-1, 以上结果可为基于结构的HIV-1整合酶抑制剂设计提供有用的信息.     

多肽抑制剂抑制淀粉质多肽42构象转换的分子动力学模拟和结合自由能计算

应用分子动力学模拟和结合自由能计算方法研究了多肽抑制剂KLVFF、VVIA和LPFFD抑制淀粉质多肽42 (Aβ42)构象转换的分子机理. 结果表明, 三种多肽抑制剂均能够有效抑制Aβ42的二级结构由α-螺旋向β-折叠的构象转换. 另外, 多肽抑制剂降低了Aβ42分子内的疏水相互作用, 减少了多肽分子内远距离的接触, 有效抑制了Aβ42的疏水塌缩, 从而起到稳定其初始构象的作用. 这些抑制剂与Aβ42之间的疏水和静电相互作用(包括氢键)均有利于它们抑制Aβ42的构象转换. 此外, 抑制剂中的带电氨基酸残基可以增强其和Aβ42之间的静电相互作用(包括氢键), 并降低抑制剂之间的聚集, 从而大大增强对Aβ42构象转换的抑制能力. 但脯氨酸的引入会破坏多肽的线性结构, 从而大大降低其与Aβ42 之间的作用力. 上述分子模拟的结果揭示了多肽抑制剂KLVFF、VVIA和LPFFD抑制Aβ42构象转换的分子机理, 对于进一步合理设计Aβ的高效短肽抑制剂具有非常重要的理论指导意义.     

铆接于固体表面的两性聚电解质链构象的分子动力学模拟

用分子动力学模拟研究了铆接于带电固体壁面上的两性无规共聚电解质链的构型及其随溶剂的介电常数、系统温度和带电壁面电场的变化。结果表明,聚离子链的构型取决于外电场对链节的作用、链内各链节间的静电作用和链节的热运动(温度)三者的综合作用结果。电场强度较低时,铆接聚离子链与非铆接聚离子链的构型变化类似。电场强度较高时,两性聚离子链构型更为舒展。溶剂介电常数减小,链节间静电作用增强,净电荷比较小的中性或非中性两性聚电解质链倾向于收缩,净电荷比较多的链则膨胀。温度的升高一般总是抵消电场和分子内静电作用的影响,当它占主导地位时将使聚离子链膨胀。     

HIV-1整合酶与抑制剂金精三羧酸复合物的分子动力学模拟

用分子对接程序(Autodock)将含有一个Mg²⁺的HIV-1整合酶核心区(以下简称IN-A)与抑制剂小分子金精三羧酸(简称Aurin)进行对接,预测其未知的复合物结构,然后用分子动力学(MD)方法对IN-A与Aurin的对接结果进行了950 ps的模拟.MD模拟结果发现,IN-A与Aurin形成了两个稳定的氢键,Mg²⁺也与Aurin上的氧原子形成了稳定的配键,IN-A与Aurin之间的静电相互作用能和范德华相互作用能的平均值分别为-205.8和-162.7 kJ/mol.根据MD模拟得到的IN-A与Aurin相互作用后的构象变化信息,我们对对接复合物结构进行了修正,给出了更加合理和稳定的复合物预测结构.本工作得到的HIV-1整合酶与抑制剂Aurin的结合模式信息将有助于设计和改造出效果更好的抗HIV-1整合酶的先导化合物.     

金丝桃素分子结构及其与HIV病毒蛋白酶作用的分子动力学研究

采用用计算化学方法研究金丝桃素分子结构特征, 并用分子动力学方法研究其与HIV蛋白酶的相互作用, 探讨其可能的抗HIV病毒作用机理. 结果表明, 金丝桃素分子结构具有刚性特征, 与HIV蛋白酶在酶的催化活性位点与ASP-A25 and ASP-B25以氢键作用相结合.     

缓蚀剂膜抑制腐蚀介质扩散行为的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究了4种腐蚀介质粒子(H₂O, H₃O⁺, HS^-和Cl^-)在6种不同烷基链长的1-(2-羟乙基)-2-烷基-咪唑啉缓蚀剂膜中的扩散行为. 计算了腐蚀介质粒子在不同缓蚀剂膜中的扩散系数、膜的自由体积分数、粒子与膜的相互作用能等, 并对缓蚀剂膜抑制腐蚀介质粒子扩散行为的微观机理进行了分析. 计算结果表明, 6种缓蚀剂膜均可有效阻碍腐蚀介质粒子向金属表面的扩散, 从而达到抑制或延缓腐蚀的目的; 随烷基链长的增加, 缓蚀剂膜对腐蚀介质粒子扩散行为的抑制能力逐渐增强; 同种缓蚀剂膜对正负离子H₃O⁺, HS^-和Cl^-比对中性的H₂O分子具有更强的扩散抑制能力.     

Molecular Dynamics Simulation Studies on the Cooling Process of Polyvinyl Chloride

IntroductionRecently,molecular dynamics(MD)simulationhas been used extensively in the study of polymer sys-tems[1—11].The increased interest in computer simula-tion is assisted by the fast evolution of computer tech-nology,which makes molecular simulatio…     

腐蚀介质在缓蚀剂膜中扩散行为的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法,从缓蚀剂膜阻碍腐蚀介质粒子(H2O、H3O+和HCO3-)向金属表面扩散的角度,研究了4种1-R1-2-十一烷基-咪唑啉缓蚀剂(R1:羧甲基(A),羟乙基(B),氨乙基(C),氢(D))抑制碳钢CO2腐蚀的缓蚀机理,并对其缓蚀性能进行了理论评价.腐蚀介质粒子在不同缓蚀剂膜中的扩散系数、粒子与膜的相互作用能以及膜的自扩散性能的计算结果表明:4种缓蚀剂均可形成稳定的缓蚀剂膜,能有效阻碍腐蚀介质粒子向金属表面的扩散,达到抑制或延缓腐蚀的目的;随亲水支链(R1)极性的增加,缓蚀剂膜对腐蚀介质粒子扩散行为的抑制能力逐渐增强;同种缓蚀剂膜对正负离子H3O+和HCO3-比对中性的H2O分子具有更强的扩散抑制能力.综合计算及分析结果,4种缓蚀剂缓蚀性能的理论评价结果为ABCD,与文献实验结果吻合.