人顶体酶三维结构的同源模建及其与KF950的分子对接研究

采用同源模建方法首次构建了人顶体酶的三维结构模型, 模型的可靠性经Ramachandran图和Profile_3D图验证. 采用InsightII/Binding site方法准确定位了人顶体酶的活性位点, 并研究了顶体酶重要功能残基在活性位点的立体分布. 在此基础上, 通过柔性分子对接方法首次阐明了顶体酶高效抑制剂KF950与靶酶活性位点的相互作用模式, 发现特异性的氢键相互作用是KF950产生高抑制活性的重要分子基础. 其研究结果将为合理设计新型顶体酶抑制剂, 寻找男性口服避孕药奠定坚实基础.     

取代脱氧脲苷的量子化学计算及分子对接

5取代6氮杂2’脱氧脲苷是一类疱疹单纯一型病毒胸苷激酶(ＨＳＶ1ＴＫ)抑制剂.研究此类化合物的合成、结构、杀菌活性及构效关系一直为科学界所关注[1-3].ＨＳＶ1ＴＫ可以催化胸苷的磷酸化反应,使生成胸苷磷酸脂,在ＤＮＡ合成的控制中起着重要的作用.其晶体结构的发表[4],使得我们能从分子水平上研究此类酶抑制剂与酶活性中心的作用机制,模拟其作用方式,从而实现ＨＳＶ1ＴＫ抑制剂的全新设计.本文从化合物(Ｉ)和(ＩＩ)(见图1)晶体结构出发,使用美国Ｔｒｉｐｏｓ公司开发的三维分子模拟软件包ＳＹＢＹＬ63[5],采用ＭＯＰＡＣ界面中ＰＭ3[6]程…     

6-氮杂吲唑类Pim-1激酶抑制剂的3D-QSAR、药效团模型研究和分子设计

Pim-1 激酶通过作用于多种信号通路或靶点影响肿瘤的发生发展,近年来被认为是肿瘤治疗的良好靶标。本文采用SYBYL-X2. 1. 1软件中的TopomerCoMFA、GALAHAD模块建立计算机模型,研究39个基于6-氮杂吲唑环的Pim-1激酶抑制剂的三维定量构效关系及药效团特征元素。结果显示,TopomerCoMFA建模所得交叉验证系数（q2）和相关系数（r2）分别为0. 756和0. 951,结合外部验证表明此3D-QSAR模型具有较高预测能力及较好的统计学稳定性,同时,用等势图描述了R1、R2基团处立体场、静电场对活性的具体影响。药效团研究结果表明,含氢键受体的芳香杂环母核结构,以及侧链取代基中含有芳香杂环结构对化合物的活性贡献较大。最后根据上述模型信息新设计了15个Pim-1激酶抑制剂分子并完成活性预测及分子对接模式研究,其中4个分子的预测pIC50高于建模分子中活性最好的化合物17,Surflex-Dock分析显示新设计分子均与Pim-1激酶形成较强氢键相互作用。基于6-氮杂吲唑环的Pim-1激酶抑制剂的3D-QSAR模型以及药效团模型可用于指导新型抑制剂的结构优化,为设计和开发具有较高活性的新型Pim-1激酶抑制剂提供有效帮助。     

酪氨酸激酶抑制剂的比较分子场分析

采用比较分子场分析(CoMFA)方法研究了一组嘧啶类衍生物酪氨酸激酶抑制剂活性与结构的关系.所得模型不仅能够很好地预报训练集中的化合物的活性,而且还可以准确地预报预报集中的化合物活性.通过分析分子场等值面图在空间的分布,可以观察到叠加分子周围的立体和静电特征对化合物活性的影响.     

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.     

HIV-1逆转录酶抑制剂的三维定量构效关系

采用比较分子力场分析法(CoMFA)和比较分子相似性指数分析法(CoMSIA)对一系列非核苷类HIV-1逆转录酶抑制剂(苯磺酰基亚胺噻唑类化合物)进行了三维定量构效关系的研究,获得了高可靠性的CoMFA和CoMSIA模型,其交叉验证相关系数q2值分别为0.748和0.607.通过对CoMFA和CoMSIA模型三维等势图的分析,确定了该类化合物抗HIV-1活性的结构要求.研究结果表明,对苯磺酰基亚胺噻唑类化合物而言,在苯环的C-5位引入体积大和电负性强的基团能增加其抑制活性;苯环的C-2位的氢键给体基团对活性有利;噻唑环的R2取代基疏水性增大会降低生物活性.研究结果表明,可以指导新HIV-1逆转录酶抑制剂的设计和合成.     

嘧啶衍生物类PI3K/mTOR双重抑制剂的3D-QSAR及分子对接研究

PI3K/Akt/mTOR信号通路在癌细胞的生长和增殖中异常激活,对PI3K和mTOR位点的抑制可有效阻断信号通路的传导,是药物设计的理想靶点.本文选择38个嘧啶类小分子抑制剂进行3D-QSAR和分子对接研究.采用比较分子力场分析(CoMFA)和比较分子相似性指数分析(CoMSIA)方法,建立了三维定量构效关系模型,结果表明,该模型具有良好的稳定性和预测能力,可运用分子对接研究小分子抑制剂与PI3K和mTOR蛋白受体的作用模式.通过对QSAR模型的三维等势图以及受体与配体的相互作用模式分析后,优化出10个小分子化合物并预测其活性,发现一些小分子化合物活性提高,这为PI3K/mTOR双重抑制剂的设计筛选提供了借鉴.     

二氢嘧啶并[4,5-d]嘧啶类衍生物作为集落刺激因子-1受体激酶抑制剂的分子对接和定量构效关系研究

集落刺激因子-1受体激酶(CSF-1R)属于Ⅲ型受体酪氨酸激酶家族成员,其在调控单核巨噬细胞系中发挥重要作用。CSF-1R及其配体异常表达与肿瘤发展过程密切相关。因此,CSF-1R信号传导可成为抗肿瘤治疗的有吸引力的靶标。本文用比较分子场分析法(Co MFA)和比较分子相似性指数分析法(Co MSIA)研究了54个二氢嘧啶并[4,5-d]嘧啶类CSF-1R激酶抑制剂的三维定量构效关系(3D-QSAR)。基于配体叠合,Co MFA和Co MSIA模型的交叉验证系数(q~2)分别为0. 725和0. 636,拟合验证系数(r~2)分别为0. 960和0. 958,结果表明这两种模型均具有较好的预测能力。所建模型的等势图能直观反映分子不同取代基对活性的影响,其中立体场和疏水场对活性的贡献较大。通过分子对接研究显示,氨基酸残基Cys666、Asp796在配体和受体结合过程中产生作用,分子对接的结合模式与3D-QSAR得到的结果一致。这些信息为进一步优化CSF-1R激酶抑制剂提供了理论基础。     

一锅法合成O-(3-薯蓣甙元) -O′-[5′-(3′-叠氮-3′-脱氧胸苷)]-氢亚磷酸酯

3′-叠氮-3′-脱氧胸苷(1)(AZT结构见Scheme 1)是FDA批准的第一个用于治疗HIV感染的双脱氧核苷类药物, 已在临床上得到了广泛的使用[1]. 但作为一种有效的逆转录酶抑制剂, 该药物在临床使用过程中面临许多亟待解决的问题. 例如, 长期使用会引起核苷第一步磷酰化所需胸苷激酶的活性降低, 从而引起病毒对药物的耐受性, 降低治疗效果. 另外, 长期使用该药物会产生脊髓抑制的副作用, 如贫血和中性粒细胞减少, 因而使治疗不能持续[2,3].     

6-溴甲基-2-甲基-3(H)-喹唑啉-4-酮的合成

6-溴甲基-2-甲基-3(H)-喹唑啉-4-酮(见图1所示)是治疗晚期结肠癌和直肠癌的一线药物雷替曲赛(Raltitrexed)[1～3]的重要中间体.Raltitrexed是由英国AstraZeneca公司开发的胸苷酸合成酶抑制剂,已经在全球主要发达国家上市.Raltitrexed可以选择性地抑制胸苷酸合酶(thymidylate synthase,TS),干扰TS正常的生理功能,抑制DNA的合成,进而起到抑制肿瘤细胞生长或增殖的作用[4～5].     

人类2-氨基3-羧基粘康酸6-半醛脱羧酶(ACMSD)与底物及抑制剂作用模型的理论研究

利用同源模建和分子动力学模拟方法构建了人类2-氨基3-羧基粘康酸6-半醛脱羧酶(hACMSD)的三维结构, 并利用Profile-3D和Procheck等方法评估了模型的可靠性. 在此基础上, 用分子对接程序(Affinity), 将其底物2-氨基3-羧基粘康酸6-半醛(ACMS)和抑制剂喹啉酸(QA)分别与hACMSD进行对接, 获得了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底物和抑制剂的具体结合方式, 明确了hACMSD与底物和抑制剂结合时起重要作用的氨基酸残基.     

Hopeahainol A: an acetylcholinesterase inhibitor from Hopea hainanensis

A phytochemical study of Hopea hainanensis has led to the isolation of three new polyphenols and one known compound. The most important of these compounds are hopeahainols A (2) and B (3), which contain an unprecedented carbon skeleton. The structures were elucidated by analysis of the spectroscopic data including single-crystal X-ray spectroscopy and computational methods. Hopeahainol A was an acetylcholinesterase inhibitor with an IC50 value of 4.33 microM, which is comparable to that of huperzine A, a presently prescribed drug for the treatment of Alzheimer, while other similar structures were inactive. This observation was complemented by a 3D interaction model of the inhibitor with active sites.     

The Antiviral Effect of Panax Notoginseng Polysaccharides by Inhibiting PRV Adsorption and Replication In Vitro

Porcine pseudorabies (PR) is an important infectious disease caused by pseudorabies virus (PRV), which poses a major threat to food safety and security. Vaccine immunization has become the main means to prevent and control the disease. However, since 2011, a new PRV variant has caused huge economic losses to the Chinese pig industry. Panax notoginseng polysaccharides have immunomodulatory activity and other functions, but the antiviral effect has not been reported. We studied the anti-PRV activity of Panax notoginseng polysaccharides in vitro. A less cytopathic effect was observed by increasing the concentration of Panax notoginseng polysaccharides. Western blot, TCID₅₀, plaque assay, and IFA revealed that Panax notoginseng polysaccharides could significantly inhibit the infectivity of PRV XJ5 on PK15 cells. In addition, we also found that Panax notoginseng polysaccharides blocked the adsorption and replication of PRV to PK15 cells in a dose-dependent manner. These results show that Panax notoginseng polysaccharides play an antiviral effect mainly by inhibiting virus adsorption and replication in vitro. Therefore, Panax notoginseng polysaccharides may be a potential anti-PRV agent.     

An alignment‐free methodology for modelling field‐based 3D‐structure activity relationships using inductive logic programming

Traditional 3D‐quantitative structure–activity relationship (QSAR)/structure–activity relationship (SAR) methodologies are sensitive to the quality of an alignment step which is required to make molecular structures comparable. Even though many methods have been proposed to solve this problem, they often result in a loss of model interpretability. The requirement of alignment is a restriction imposed by traditional regression methods due to their failure to represent relations between data objects directly. Inductive logic programming (ILP) is a class of machine‐learning methods able to describe relational data directly. We propose a new methodology which is aimed at using the richness in molecular interaction fields (MIFs) without being restricted by any alignment procedure. A set of MIFs is computed and further compressed by finding their minima corresponding to the sites of strongest interaction between a molecule and the applied test probe. ILP uses these minima to build easily interpretable rules about activity expressed as pharmacophore rules in the powerful language of first‐order logic. We use a set of previously published inhibitors of factor Xa of the benzamidine family to discuss the problems, requirements and advantages of the new methodology. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

EGFR酪氨酸激酶抑制剂的药效团模型构建

以80个作用方式相同, 分子结构特征不同的表皮生长因子受体酪氨酸激酶(EGFR TK)竞争性抑制剂为训练集, 利用计算机药物辅助软件Catalyst, 构建不同的药效团模型, 并结合酪氨酸激酶的作用位点等因素, 筛选出一个含有两个芳环中心, 一个疏水中心和一个阳离子基团的具有较好预测能力(RMS=0.438, Correl=0.908, Weight=1.52, Config=17.36)的药效团模型, 为设计和合成新型结构的EGFR TK抑制剂提供参考.     

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.     

生物合理方法设计合成新型除草剂

采用生物合理的方法设计合成了光合作用抑制剂及ALS酶抑制剂,根据绿色红假单胞菌(Rps.viridis)光合反应中心X-衍射的晶体结构同源模建了高等植物豌豆(Pisumsativum)D1蛋白的结构模型,及其与抑制剂氰基丙烯酸(酰胺)与氢化脲嘧啶的复合物模型。研究了D1蛋白与抑制剂可能的作用位点。为了提高筛选的力度,还应用Wang树脂引入了组合合成的方法。对三类ALS抑制剂进行了2D-QSAR,3-DQSAR,作用模型及新抑制剂的设计研究。     

Novel Selenium-containing Human Single-chain Variable Fragment with Glutathione Peroxidase Activity from Computer-aided Molecular Design

In order to enhance the glutathione peroxidase(GPX) catalytic activity of the selenium-containing single-chain variable fragments(Se-scFv), a novel human scFv was designed on the basis of the structure of human antibody and optimized via bioinformatics methods such as homologous sequence analysis, three-dimensional(3D) model building, binding-site analysis and docking. The DNA sequence of the new human scFv was synthesized and cloned into the expression vector pET22b(+), then the scFv protein was expressed in soluble form in Escherichia coli BL21(DE3) and purified by Ni2+-immobilized metal affinity chromatography(IMAC). The serine residue of scFv in the active site was converted into selenocysteine(Sec) with the chemical modification method, thus, the human Se-scFv with GPX activity was obtained. The GPX activity of the Se-scFv protein was characterized. Compared with other Se-scFv, the new human Se-scFv showed similar efficiency for catalyzing the reduction of hydrogen peroxide by glutathione. It exhibited pH and temperature dependent catalytic activity and a typical ping-pong kinetic mecha- nism.