HIV-1逆转录酶抑制剂的3D-QSAR研究及分子设计

采用Topomer Co MFA方法对24个二芳基苯胺衍生物进行三维定量构效关系研究,建立了3DQSAR模型,所得优化模型的非交叉相关系数、交互验证系数以及外部验证的复相关系数分别为0.928,0.654和0.940,结果表明该模型具有良好的稳定性和预测能力。采用分子对接技术对药物与受体的作用机制进行了研究,结果显示,药物与HIV-1逆转录酶的LYS172,GLU138,LYS101等位点作用明显。运用这些信息进行分子设计,在理论上获得了一些具有较高活性的新的二芳基苯胺类抗艾滋病药物,该QSAR的研究结果可为新药合成提供理论参考。     

脒类KARI酶抑制剂的分子对接和3D-QSAR研究

对设计合成的20个单脒类化合物的水稻KARI酶体外抑制活性和体内除草活性进行了分子对接和三维定量构效关系研究. 前者采用AutoDock3.0方法, 研究发现化合物活性变化趋势与分子对接计算结果基本一致, 通过分析化合物9与KARI酶活性氨基酸残基结合模式发现, 残基Glu319, Asp315, Glu496, Gly253, Met254, Cys517等对氢键和静电相互作用以及疏水作用都有重要贡献; 后者研究采用比较分子力场分析(CoMFA)方法, 结果表明立体场和静电场对活性的贡献分别为67.8%和32.2%, 交叉验证系数r_cv²＝0.774, 非交叉验证r²＝0.999, F＝1593.134, 标准偏差s＝0.036, 所建立的3D-QSAR模型对化合物除草活性具有较好的预测能力. 两种方法研究结果为进一步设计合成更高活性的KARI酶抑制剂提供了指导.     

雌激素β受体喹啉类配体的分子对接及3D-QSAR研究

对33个喹啉衍生物的雌激素β受体活性进行了分子对接以及比较分子力场分析(CoMFA)和比较分子相似性指数分析(CoMSIA). 对接结果显示氢键和疏水作用是配体与受体结合的主要因素,同时结果亦显示对接结合能与观测值pIC50具有极显著的线性相关性. 根据对接后各优势构象将33个样本进行叠合并进行CoMFA与CoMSIA研究,均得到了较优的结果,其中以选用立体场、静电场和疏水场建立的CoMSIA模型结果最优,其主成分数,r2,q2（LOO）和r2pred分别为2, 0.894, 0.708和0.802. 构效关系模型分析显示基团的空间位阻、电性及疏水作用是影响活性的主要因素     

二芳基三嗪类化合物抗HIV-1活性的理论研究

应用分子力学方法、从头算法优化了28个二芳基三嗪(DATA)类抗野生型HIV-1化合物分子结构,从分子构象模型中提取了多类参数,结合电子类参数、几何类参数、分子物化参数与活性之间建立了QSAR多元线性回归模型.模型显示:分子中连接三嗪环与B环的X位置上净电荷量的增加以及分子中吸电子基团的引入有利于其抗HIV-1活性的增强,同时,前线轨道能级差ΔE的增大和分子体积适当的增大亦有利于其抗HIV-1活性的提高,并且后两者是影响该类化合物抗HIV-1活性的主要因素.     

苯基吡咯类芳香化酶抑制剂的3D-QSAR及分子对接研究

用分子对接和三维全息原子场作用矢量方法对36个来曲唑类衍生物和34个阿那曲唑类衍生物与芳香化酶的作用模式进行了研究,建立了三维定量构效关系模型,并在分子水平上阐述了其结合机制.运用多元线性回归(MLR)建模,同时采用内部及外部双重验证的办法对所得模型稳定性能进行深入分析和检验.MLR建模的复相关系数(Rcum)、留一法交互校验复相关系数(QCV)和外部样本校验复相关系数(Qext)分别为0.863,0.782,0.796和0.931,0.825和0.641.预测模型具有良好的稳定性和预测能力.采用AutoDock4.2软件对药物与受体之间的结合方式进行了研究.运用这些信息能为进一步设计合成强效芳香化酶抑制剂,或筛选潜在的具有更强抑制活性的天然化合物提供帮助.     

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。     

R基团搜索技术用于HIV-1逆转录酶抑制剂的分子设计

本文采用基于R基团搜索技术的Topomer CoMFA方法对41个人类免疫缺陷病毒(HIV-1)逆转录酶抑制剂进行了三维定量构效关系(3D-QSAR)分析。所得优化模型的拟合、交互验证及外部验证的复相关系数分别为0.995、0.859和0.945。采用Topomer Search技术对ZINC数据库进行R基团的虚拟筛选,得到R贡献高的基团,以活性最高的13号分子为模板进行过滤得到1个Ra基团和20个Rb基团。并以此设计得到20个新化合物分子,其中有19个化合物的预测活性值高于13号分子。研究结果表明,所建立的Topomer CoMFA模型具有良好的稳定性和预测能力,基于R基团的Topomer Search技术可以有效筛选并设计出新的HIV-1逆转录酶抑制剂,为抗艾滋病新药设计提供了理论依据。     

HEPT类逆转录酶抑制剂的三维定量构效关系

利用比较分子力场分析(CoMFA)方法对32个HEPT类HIV-1逆转录酶抑制剂(RTIs)的三维定量构效关系(3D-QSAR)进行了分析,建立了HIV-1逆转录酶抑制剂的3种3D-QSAR模型,发现影响其生物活性的主要因素为立体场因素,这与HIV-1RT的非底物结合部位(NNBS)的疏水性环境相吻合.进一步分析表明,适当长度的1-位侧链对保持化合物的抗病毒活性致关重要;增大5-位取代基的体积可增强生物活性;在1-位苄氧甲基的对位引入大体积基团有利于提高活性.同时考察立体场、静电场与生物活性的关系,表明,CoMFA模型为最佳预测模型,其交叉验证系数R_CV²=0.870,传统相关系数R²=0.986,标准偏差SE=0.146,F=294.546.用此模型预测了检验组3个HEPT类化合物的-lgEC₅₀,R_pred²=0.850,表明模型具有很好的预测能力,可为HEPT类HIV-1逆转录酶抑制剂的结构优化提供理论指导.     

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.     

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.     

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.     

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.     

3-氨磺酰苯甲酸类AKR1C3抑制剂的3D-QSAR和分子对接研究

醛酮还原酶1C3(AKR1C3)作为治疗前列腺癌的新靶点已成为研究热点,3-氨磺酰苯甲酸衍生物对其具有高效的选择性和抑制活性。本文采用比较分子场分析(COMFA)和比较分子相似性指数分析(COMSIA)方法,将经分子对接后的34个优势构象组成训练集和11个优势构象组成测试集,构建三维定量构效关系(3D-QSAR)模型。COMFA模型的交叉验证系数(q2),非交叉验证系数(R2),标准偏差(SEE)和F值分别为0.761,0.973,0.122,185.963;自举法回归系数为R2bs=0.98。最佳组合COMSIA模型的q2,R2,SEE,F和R2bs分别为0.734,0.984,0.097,147.850,0.994。COMFA和COMSIA模型的系统外部测试R2pred分别为0.864和0.756,r2m分别为0.8127和0.5377。这些结果表明,所建立的QSAR模型具有较高的可靠性和较强预测能力。经三维等势图分析可知,在2、5或6位适当增加取代基体积,或在5位引入氢键受体,或在7位引入负电性取代基则能提高化合物的生物活性。该模型为进一步设计具有更优选择性和活性的化合物提供了理论依据。     

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.