神经介素B受体与拮抗剂、激动剂的分子模拟研究

大鼠神经介素B受体(rat neuromedin B receptor, rNMBR)属于G蛋白偶联受体(G-protein coupled receptor, GPCR) A家族的成员. GPCR的结构特征和在信号传导中的重要作用决定了其可以作为很好的药物靶标. 关于rNMBR与内源性激动剂神经介素B (neuromedin B, NMB)以及与非肽类拮抗剂pd168368作用机制的研究对于合理设计受体药物分子有重要的指导意义. 在这一研究中, 我们使用同源模建, 构建受体的三维结构, 进行分子对接和分子动力学的计算. 基于受体三维结构, 通过10 ns的空载受体、激动剂-受体、拮抗剂-受体的分子动力学模拟, 探讨受体与激动剂与拮抗剂的作用机制. 研究表明rNMB-R中跨膜(transmembrane, TM)螺旋3, 5, 6, 7参与配体的结合. NMB与受体的结合, 使受体转变为活性构象, 而受体同拮抗剂pd168368恰好相反.     

毒蕈碱型M1受体的同源模建和分子对接

采用同源模建方法对M1受体的三维结构进行了模拟,将得到的模型分别与M受体完全激动剂乙酰胆碱和M1受体选择性激动剂占诺美林进行分子对接,形成非特异性激动和特异性激动的受体-配体复合物.用分子动力学模拟方法分别将未与小分子对接的M1受体、M1受体-乙酰且H碱复合物、M1受体-占诺美林复合物置于磷脂双膜中模拟10 ns.将模拟后的蛋白质结构与包含活性分子的测试库对接并将结果打分,以top5%富集因子(EF)作为评价依据,用占诺美林优化后的M1受体模型的EF为8.0,用乙酰胆碱优化后M1受体模型的EF为6.5,非复合物的EF为1.5.说明M1受体选择性激动剂复合物进行分子动力学模拟后得到的三维结构模型比较合理,可以作为化合物虚拟筛选的模型对新化合物进行虚拟筛选,为找到新的选择性M1受体激动剂奠定了基础.     

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.     

毒蕈碱型M1受体的同源模建和分子对接

采用同源模建方法对M1受体的三维结构进行了模拟, 将得到的模型分别与M受体完全激动剂乙酰胆碱和M1受体选择性激动剂占诺美林进行分子对接, 形成非特异性激动和特异性激动的受体-配体复合物. 用分子动力学模拟方法分别将未与小分子对接的M1受体、M1受体-乙酰胆碱复合物、M1受体-占诺美林复合物置于磷脂双膜中模拟10 ns. 将模拟后的蛋白质结构与包含活性分子的测试库对接并将结果打分, 以top5%富集因子(EF)作为评价依据, 用占诺美林优化后的M1受体模型的EF为8.0, 用乙酰胆碱优化后M1受体模型的EF为6.5, 非复合物的EF为1.5. 说明M1受体选择性激动剂复合物进行分子动力学模拟后得到的三维结构模型比较合理, 可以作为化合物虚拟筛选的模型对新化合物进行虚拟筛选, 为找到新的选择性M1受体激动剂奠定了基础.     

细胞死亡蛋白的三维结构及活性位点的理论研究

利用同源模建和分子动力学模拟方法,构建了细胞死亡蛋白（CED-10）的三维结构,并预测了其可能的活性位点,为细胞死亡蛋白家族催化机理的深入研究提供了、重要的参考信息．     

α1A-肾上腺素受体的同源模建及其对接研究

以β2肾上腺素受体(β2-AR)为模板,采用同源模建和分子动力学模拟构建了人类α1A-肾上腺素受体(α1A-AR)的三维结构模型,并利用PROCHECK,PROSA和WHAT-IF评估了模型的合理性.所得的结构采用分子对接程序Flexidock与激动剂去甲肾上腺素和拮抗剂西罗多辛分别进行对接,结果表明,2种配基具有相似...     

鲍曼不动杆菌LpxC的同源模建及分子对接

鲍曼不动杆菌已成为最普遍的医院致病菌,且耐药情况严峻.LpxC作为新抗菌药物靶点被大量研究,但鲍曼不动杆菌LpxC晶体尚未解析得到,基于其结构的药物设计等工作无法开展.以铜绿假单胞菌LpxC晶体结构为模板,通过同源模建方法获得鲍曼不动杆菌LpxC结构模型.较好的Ramachandran plot分布和Profile-3D结果验证了模型的合理性.用分子动力学模拟优化鲍曼不动杆菌LpxC模型,修补部分不合理构象.后续分子对接结果显示S构型的苄氧乙酰基羟肟酸类抑制剂比R构型分子能更有效地结合在F191,H237和K238组成的较浅口袋中,这可能是S构型抑制剂活性更高的主要因素,模拟结果与实验数据吻合较好.     

细胞色素p450 2s1(CYP2s1)三维结构模建及其与维甲酸分子的对接研究

利用同源模建和分子动力学模拟,模建了细胞色素P450(CYP2s1)的三维结构．在模建结构的基础上,分析了活性位点的组成和结构,并进行了与小分子(维甲酸)的分子对接研究．研究结果表明,在由维甲酸和CYP2s1形成的复合物中,非键相互作用较强,其中,GLu411和Ala414是与维甲酸相互作用能最强的两个残基,对复合物的结合起重要作用．     

人类丝氨酸消旋酶的同源模建及其与多肽类抑制剂的分子对接

利用同源模建和分子动力学模拟方法构建了人类丝氨酸消旋酶(hSR)的三维结构, 并利用profile-3D和procheck方法评估了模型的可靠性. 在此基础上用分子对接程序(affinity)将多肽类抑制剂A和B分别与hSR进行对接, 获得了其复合物结构的理论模型. 通过配体与受体之间相互作用能和结构分析给出了此类抑制剂与hSR的具体结合方式, 明确了hSR与此类抑制剂结合时起重要作用的氨基酸残基, 为基于人类丝氨酸消旋酶三维结构的药物设计提供重要的参考信息.     

趋化因子CCR2的同源模建,分子对接和3D-QSAR研究

趋化因子CCR2参与炎症反应、免疫移植排斥和肿瘤的发生,已成为新的研究热点。本文以CCR5的晶体结构为模板,同源模建CCR2的结构,并用CCR2小分子抑制剂与其进行分子对接以得到小分子的最优构象。在对接叠合的基础上建立了QSAR模型,采用比较分子场分析(Co MFA)以及比较分子相似性分析(Co MSIA)研究得到Co MFA和Co MSIA模型最佳评价参数分别为q2=0.743,r2=0.968和q2=0.68,r2=0.978。3D-QSAR模型的等势图分析表明,改造配体R3基团可提高化合物活性。所建模型稳定性好、预测性强,对基于CCR2的小分子抑制剂的设计、优化和改造提供了参考。     

Discovery of Novel and Selective G-Protein Coupled Receptor 120 (GPR120) Agonists for the Treatment of Type 2 Diabetes Mellitus

Diabetes mellitus (DM), a chronic metabolic disorder characterized by high blood glucose, not only poses a serious threat to human life and health, but also places an economic burden on society. Currently available antidiabetic pharmacological agents have some adverse effects, which have stimulated researchers to explore novel antidiabetic agents with different mechanisms of action. G-protein Coupled Receptor 120 (GPR120), also known as free fatty acid receptor 4 (FFAR4), which is activated by medium-chain and long-chain fatty acids, has emerged as an interesting potential target for the treatment of metabolic disorders. Herein, we designed and synthesized a series of novel GPR120 agonists based on the structure of TUG-891, which is susceptible to β-oxidation and loses its GPR120 agonistic activity in vivo. Among the designed compounds, 14d showed excellent agonistic activity and selectivity and could improve glucose tolerance in normal mice in a dose-dependent manner. In addition, the compound 14d displayed good antidiabetic effects in diet-induced obese (DIO) mice and elevated insulin levels. Molecular simulations illustrated that compound 14d could enter the active site of GPR120 and interact with ARG99, which plays an important role in GPR120 activation. Based on these observations, compound 14d may be a promising lead compound deserving of further biological evaluation and structural modifications.     

Novel GPR120 Agonists with Improved Pharmacokinetic Profiles for the Treatment of Type 2 Diabetes

GPR120 is a promising target for the treatment of type 2 diabetes (T2DM), which is activated by free fatty acids (FFAs) and stimulates the release of glucagon-like peptide-1(GLP-1). GLP-1, as an incretin, can enhance glucose-dependent secretion of insulin from pancreatic beta cells and reduce blood glucose. In this study, a series of novel GPR120 agonists were designed and synthesized to improve the stability and hydrophilicity of the phenylpropanoic acid GPR120 agonist TUG-891. Compound 11b showed excellent GPR120 agonistic activity and pharmacokinetic properties, and could reduce the blood glucose of normal mice in a dose-dependent manner. In addition, no hypoglycemic side effects were observed even at a dose of 100 mg/kg. Moreover, 11b showed good anti-hyperglycemic effects in diet-induced obese (DIO) mice. Molecular simulation illustrated that compound 11b could enter the active site of GPR120 and interact with ARG99. Taken together, the results indicate that compound 11b might be a promising drug candidate for the treatment of T2DM.     

C120CH2的电子结构和光谱的理论研究

用ＩＮＤＯ系列方法对双笼亚甲基化合物Ｃ１２０ＣＨ２进行了理论研究：Ｃ１２０ＣＨ２的形成缓解了Ｃ６０ＣＨ２中亚甲基处三元环的角张力,从而较稳定,两碳笼的直接键连使两笼间有较弱的相互作用,Ｃ１２０ＣＨ２的电子光谱与母体Ｃ６０及其单加成产物相似。     

C120NH的电子光谱和结构的理论研究

用INDO系列方法对双笼化合物C₁₂₀NH进行了理论研究,并预测C₁₂₀NH的形成缓解了C₆₀NH中亚胺基三元环处的角张力,从而较稳定;两碳笼直接键连使其相互间有较弱的相互作用,N仍具有较强的捕获质子能力,且有一定选择性;C₁₂₀NH的电子光谱与母体C₆₀及C₁₂₀O和C₁₂₀CH₂相似.     

Molecular Modeling Studies of Vascular Endothelial Growth Factor Receptor Tyrosine Kinase Inhibitors Combining Molecular Docking and 3D-QSAR Methods

The vascular endothelial growth factor (VEGF) and its receptor tyrosine kinases VEGFR-2 or kinase insertdomain receptor (KDR) have emerged as attractive targets for the design of novel anticancer agents. In the present work, molecular docking method combined with three dimensional quantitative structure-activity relationships (comparative molecular field analysis (CoMFA) and comparative molecular similarity indice analysis (CoMSIA)) to analyze the possible interactions between KDR and those derivatives which acted as selective inhibitors. The CoMFA and CoMSIA models gave a cross-validated coefficient Q2 of 0.713 and 0.549, non-cross-validated R2 values of 0.974 and 0.878, and predicted R2 values of 0.966 and 0.823, respectively. The 3D contour maps generated by the CoMFA and CoMSIA models were used to identify the key structural requirements responsible for the biological activity. The information obtained from 3D-QSAR and docking studies were very helpful to design novel selective inhibitors of KDR with desired activity and good chemical property.     

CCK1受体的同源模拟和分子对接研究

采用同源建模法对CCK1受体的三维结构进行了模拟,并采用分子动力学方法对模型进行修正和优化,再采用与训练集激动剂和拮抗剂分子对接的方法分别得到激动状态和拮抗状态CCK1受体的三维结构模型。得到的模型使用DOCK对接软件对训练集中的分子进行对接,所得结果与其实际活性拟合度较好,说明我们建立的激动和拮抗状态下的CCK1受体的三维结构模型比较合理,可以作为化合物虚拟筛选的模型对新化合物进行虚拟筛选。     

大麻素受体CB1三维结构的同源模建及其对接研究

大麻素CB1受体属于G蛋白偶联受体. 以牛视紫红质的晶体结构为模板, 利用同源模建法对CB1受体的三维结构进行了模拟, 并采用分子动力学方法对模型进行了修正和优化. 在此基础上, 分析了活性位点的组成和结构, 研究了拮抗剂利莫那班与CB1受体的对接, 明确了CB1受体与利莫那班结合时起重要作用的氨基酸残基. 发现利莫那班与CB1受体残基Lys192形成氢键相互作用是CB1受体拮抗剂的重要分子作用基础.     

Molecular Modeling of Human CCR2 Receptor within POPC Lipid Bilayer

Structural Chemistry - Chemokine receptor 2 (CCR2), a G-protein coupled receptor (GPCR), is a critical target for several inflammatory and autoimmune diseases. The main restriction on designing...