天然产物法卡林二醇与人类GABAA受体相互作用的机制

通过分子动力学模拟、伞形采样模拟、结合自由能计算和分子对接等方法,研究了法卡林二醇在γ-氨基丁酸A型(GABA_A)受体上结合作用的模式和对GABA_A受体动态属性的影响,确定了3个有效结合位点均对此受体产生拮抗作用,为后续研究聚乙炔醇类化合物对GABA_A受体作用及相应药物开发提供了理论依据.     

GPR40激动剂作用方式及药效团模型研究

为阐明GPR40与其激动剂分子之间的相互作用方式,构建可用于GPR40激动剂分子先导化合物筛选的药效团模型。我们利用分子对接技术将GPR40与其激动剂分子进行对接,分析分子与受体之间相互作用的关键氨基酸和结合方式,采用药团模型法分别构建了基于受体-配体复合物(CBP)和基于激动剂分子共同特征(HipHop)的药效团模型,HipHop模型采用测试集法进行验证。结果显示GPR40与小分子相互作用的关键氨基酸主要有ARG183、TYR91、TYR2240、ARG2258、PHE142等,相互作用方式则主要为氢键、盐桥、Pi-Pi Stacking以及疏水作用,以药团模型法构建了10个HipHop模型,其中8号药效团为最优模型,可用于GPR40激动剂分子的虚拟筛选研究,这为GPR40激动剂药物分子设计奠定了理论基础。     

G-蛋白偶联受体GPR120分子模建研究

新的长链脂肪酸受体G-蛋白偶联受体120 (G-protein-coupled receptor120, GPR120)是2型糖尿病的潜在治疗靶标. 由于其晶体结构迄今尚未获得, 成为基于结构的新药设计的瓶颈. 首先, 以人体β2肾上腺能素受体(human β2 adrenergic receptor, β2AR)晶体结构为模板, 通过同源模建方法构建GPR120三维结构, 对整个体系进行包膜的分子动力学模拟. 然后采用分子对接技术模建了GPR120的小分子激动剂GW9508与GPR120的相互作用模型, 发现了受体分子识别的关键性残基, 为开展定点突变实验提供了指导意义. 所建模型为研究受体与配体作用提供了合理的初始结构, 此方法也适用于其他G蛋白偶联受体的分子模建.     

毛细管电泳药物筛选方法与技术

毛细管电泳（CE）在新药研发领域显示着重要的应用前景。CE使用水溶液介质作为实验体系,保证了药物筛选在类似于生命介质的环境中进行,优于其他传统体外仪器筛选方法。除了维持被筛选分子和作用对象的生物活性外,CE筛选过程着重突出配体与受体之间的相互作用。毛细管电泳药物筛选瞄准与药理学理论相关的重要参数,如结合常数K_b 、结合速率常数K_on 和解离速率常数K_off ,有利于模拟并预测机体内靶标与药物之间的相互作用过程。该文回顾了毛细管电泳进行药物筛选的历史,评述了毛细管电泳药物筛选方法所依据的理论和相对成熟的各种常用方法,并抽取了部分典型实例以及相关技术进行说明,对以亲和毛细管电泳、动力学毛细管电泳为手段的药物筛选方法进行了介绍,包括分子和细胞层次的药物筛选,以及针对不同类型的候选药物的研究工作都有提及。毛细管电泳与多种技术的联用,包括与质谱以及化学发光等联用发挥了更大的效能。联用方法还应用于中药有效成分的筛选。毛细管电泳在DNA编码化合物库筛选中将有良好应用前景。馏分收集的发展为筛选药物提供了广阔前景,它配合指数富集配体系统进化技术为毛细管电泳药物筛选提供了更多可能。总之,毛细管电泳多样可选的药物筛选方法和技术将为新概念的药物筛选与药物评价提供有力支撑。     

GPR40 受体苯丙酸类激动剂三维定量构效关系研究

苯丙酸类化合物是G蛋白偶联受体40(GPR40)潜在的生物活性药物。本文基于比较分子力场分析法(Co MFA)和比较分子相似性指数分析法(CoMSIA),分别建立了40个已知活性的GPR40受体苯丙酸类激动剂的三维定量构效关系(3D-QSAR)模型,研究该类激动剂与生物活性之间的关系。CoMFA和CoMSIA模型的交叉验证系数(q~2)分别为0. 527和0. 500,拟合验证系数(r~2)分别为0. 901和0. 860,两个3D-QSAR模型预测值与实验值基本一致,表明模型具有良好的可信度和预测能力。根据两个3D-QSAR模型提供的立体场、静电场、疏水场、氢键供体场和氢键受体场所提供的信息提出优化该类抑制剂结构的药物设计思路,为指导设计更高活性的GPR40激动剂以及GRR40新分子激动活性的预测提供理论依据。     

GABAA五种亚型受体与BZ配基的3D-QSAR研究

GABAA受体是中枢神经系统内重要的抑制性受体,有广泛的神经生理活性.由于镇静/抗惊厥药物在临床上的广泛应用,使得其中苯并二氮杂作用位点尤为重要.我们用比较分子场法(CoMFA)对一系列咪唑苯并二氮杂类化合物（BZ）与五种重组受体亚型的亲和力进行了结构活性关系研究,得到的一组模型都有较高的交叉验证系数.并在此基础上,建立了非交叉验证的一组PLS模型.用该组模型对随机选择的6个化合物组成的测试集进行了预测,都得到了相当满意的结果,表明所建立的一组模型具有良好的预测能力.本研究对于设计高亲和力的BZ受体的配基和研究GABAA受体的模型有指导意义.     

GABA_A五种亚型受体与BZ配基的3D-QSAR研究

GABAA受体是中枢神经系统内重要的抑制性受体,有广泛的神经生理活性.由于镇静/抗惊厥药物在临床上的广泛应用,使得其中苯并二氮杂作用位点尤为重要.我们用比较分子场法(CoMFA)对一系列咪唑苯并二氮杂类化合物(BZ)与五种重组受体亚型的亲和力进行了结构活性关系研究,得到的一组模型都有较高的交叉验证系数.并在此基础上,建立了非交叉验证的一组PLS模型.用该组模型对随机选择的6个化合物组成的测试集进行了预测,都得到了相当满意的结果,表明所建立的一组模型具有良好的预测能力.本研究对于设计高亲和力的BZ受体的配基和研究GABAA受体的模型有指导意义.     

α-亚甲基-γ-丁内酯类GPR52拮抗剂的设计与合成研究

GPR52是一种孤儿G蛋白偶联受体,在纹状体中高度表达,与神经退行性疾病亨廷顿舞蹈症(HD)的发生相关.变异亨廷顿蛋白(mHTT)的蓄积是亨廷顿舞蹈症的主要发病原因.通过拮抗GPR52活性降低m HTT的水平是一种有潜力的新型治疗手段.通过高通量筛选,发现天然产物E7作为共价拮抗剂对GPR52具有一定的抑制作用(IC₅₀=12.0μmol/L).本工作通过保留关键母核α-亚甲基-γ-丁内酯,对E7进行结构简化并改造,设计合成了34个新型α-亚甲基-γ-丁内酯衍生物,其中(±)-4-甲氧基苯甲酸-[(2S,3R)-4-甲亚基-5-氧亚基-2-(噻吩-2-基)四氢呋喃-3-基]甲基酯(10m)对GPR52具有较好的拮抗活性(IC₅₀=0.58μmol/L).同时,初步确定了此类新型GPR52拮抗剂的构效关系,并验证了α-亚甲基-γ-丁内酯母核的必要性.     

普通有机分子或药物热分解稳定性的理论预测

采用密度泛函理论方法, 在B3LYP/6-31+G(d,p)水平上, 对任意选定的32个有机化合物或药物进行最低能量构象优化和结构参数理论计算. 建立了四极矩参数Q_ii与半数摩尔热分解函数Y_d(1/2)的相关方程, 其定量构性关系(QSPR)方程为Y_d(1/2)=-8.65747-3.8954Q_ii, 相关系数为r²=-0.99297, 交叉验证相关系数为XV-r²=0.99188, F检验结果为4237.343321. 训练集化合物的半数分解温度T_d(1/2)的平均绝对预测误差(AVEDEV)为14.70 K. 进一步利用该方程对测试集中43个分子进行预测验证, T_d(1/2)的预测值与实验值的相关系数为0.92304, Y_d的预测值与实验值的相关系数为0.99345, 证实了所建立方法的可靠性. 结构差异性分析表明, 训练集和测试集中的化合物均较均匀地分布在结构参数的3D空间中, 化合物结构具有较好的多样性和差异性.     

新型含吡啶酮(吡唑)结构的A2a/A2b双靶点腺苷受体拮抗剂的合成及生物活性研究

设计并合成了具有吡啶酮或吡唑结构的6个新型双靶点(A_2a和A_2b)腺苷受体拮抗剂。其结构经¹H NMR、¹³C NMR和HR-MS(ESI)表征。采用cAMP法评价了目标化合物(11a～11f)对A_2a和A_2b受体的抑制活性。活性测试结果表明：该系列化合物对A_2a和A_2b受体均有较好的抑制活性。其中化合物11e抑制活性最强,抑制A_2a和A_2b受体的IC₅₀值分别为8.188 nM和15.22 nM,11e对A_2bR受体的抑制活性优于阳性对照药AB928(IC₅₀=36.48 nM)。此外,利用分子对接研究了化合物11e与A_2a和A_2b靶点的结合情况,结果表明：化合物11e与A_2a和A_2b靶点具有较好的亲和作用。     

PI3Kα抑制剂的虚拟筛选、分子动力学模拟及活性验证

磷脂酰肌醇-3激酶信号通路的异常激活与肿瘤的发生与发展密切相关,被视为开发癌症治疗药物的关键靶点之一。本次实验采用基于靶点的虚拟筛选方法,根据Lipinski’s规则和PAINS规则对ZINC15化合物数据库进行类药性筛选并从中过滤出来500万个化合物,使用分子对接软件Autodock-vina将这批化合物对接到PI3Kα蛋白激酶(PDB ID:2RD0)的活性口袋中,通过聚类分析去除结构相似度高的化合物,应用ADMETlab评价化合物的成药性,随后对精筛出来的化合物做进一步的体外活性测试。采用分子动力学模拟和MM-GBSA方法验证复合物体系的稳定性,最终获得4个潜在的PI3Kα靶向小分子抑制剂。化合物ZINC33127329的生物活性在微摩尔级别,其IC₅₀值为8.79±2.58μmol/L。研究活性化合物与PI3Kα蛋白激酶的互作模式,揭示该化合物的构效关系,为设计选择性高,效力强的靶向PI3Kα蛋白激酶抑制剂提供了一定的理论指导与设计思路。     

基于线性叠氮四核单元的系列二维化合物: 合成, 晶体结构及磁性

分子磁体的设计与合成一直是当今物理和化学的热门研究课题. 受分子磁体启发, 通过引入叠氮磁耦合基团以及长链棒状配体4,4'-二咪唑联苯(L), 我们构筑了三个磁性化合物[Co₂(N₃)₄(L)_2.5]_∞(1), [Ni₂(N₃)₃(NO₃)(L)_2.5]_∞(2)和[Mn₂(N₃)₄(L)_2.5]_∞(3). 结构分析显示, 这是三个同构化合物, 展现了一种基于线性叠氮四核单元的二维层网络. 有意义的是, 这种线性叠氮四核单元还未曾被人报道. 磁性研究表明, 三个化合物都是铁磁耦合, 这是由于EO-叠氮所导致的. 通过拟合实验数据, 我们得到了三个化合物的磁耦合常数, 进一步验证了上面磁构相关性的讨论.     

G蛋白偶联受体81同源建模及其与二羟基苯甲酸对接研究

G蛋白偶联受体81(GPR81)激动剂不仅可以发挥出GPR109A激动剂治疗血脂障碍的功效,还可降低副作用,但GPR81属于膜蛋白且三维结构未知,其与药物作用情况仍难以解析。本文基于已知的GPR81一级序列,采用同源模建的方法构建GPR81蛋白三维结构,运用拉氏图和Profile-3D对模型进行评估,通过分子动力学,加膜,loop环区等方法对模型进行优化,得到蛋白最优模型,模型Verify Score为130.27(预期Verify Score值区间为60.8112~135.136),并计算分析得到8个可能的活性位点。构建GPR81的苯甲酸类激动剂药物小分子,通过最陡下降法和共轭梯度法获得药物分子最低能量构象。用Libdock方法将激动剂对接至蛋白各活性位点,获得二者作用模型。我们分析各活性位点氨基酸分布情况,并以3-羟基-苯甲酸类药物作为参考分子探讨药物与各蛋白活性位点相互作用情况。本实验对设计GPR81苯甲酸类激动剂有理论指导意义。     

硝酸酯几何构型、生成热和电子结构的PM3 研究

用PM3 SCF-MO方法,通过能量梯度全优化计算,得到39个硝酸酯化合物的分子几何构型、生成热和电子结构。与实验结果和AM₁计算结果进行了比较和评估。     

Schrödinger药物虚拟筛选流程模块在大学生物和化学信息学教学中的应用

介绍了Schr?dinger药物虚拟筛选的基本原理和流程,结合大学生物和化学信息学课程的相关教学内容,分别描述了蛋白受体的预处理、类药性五原则、毒药物动力学(ADME)、泛筛选干扰化合物(PAINS)、高通量虚拟筛选、标准精度筛选、高精度筛选和MM/GBSA的打分排序原理和使用方法。该软件可以在大学生物和化学信息学的教学中演示,有助于提高学生对蛋白结构、分子构象、药物虚拟筛选和计算机辅助分子设计的理解,该软件有很好的图形界面,可以给学生直观的体验,大大丰富了大学课堂的教学内容。此外,该软件在药物设计领域里面也有很好的应用价值,大大节约了药物筛选的成本,提高了药物发现的效率。     

PPAR激动剂的定向设计、虚拟筛选及合成

过氧化物酶体增殖因子活化受体(PPAR)是核受体超家族的一员.基于受体结构的药物分子设计与组合化学策略相结合,构建了过氧化物酶体增殖因子活化受体(PPAR)激动剂的虚拟化合物库.将已知小分子配体(GW409544)与PPAR晶体复合物进行剥离,得到受体的活性构象,并利用此活性受体分子与虚拟库中小分子进行对接和虚拟筛选,得到理论上结合较强的化合物,并对这些化合物进行合成,共合成9个新化合物.活性筛选结果显示化合物对PPAR具有一定的亲和力,其中有三个化合物显示出对PPARα,PPARγ的双重激动作用,从而指导新活性化合物的设计和合成.     

R基团搜索技术用于PTH类Tau蛋白抑制剂的分子设计

对26个PTH类Tau蛋白抑制剂进行了Topomer CoMFA研究, 建立了拟合及预测能力良好的Topomer CoMFA模型, 获得的模型拟合、 交互验证及外部预测的复相关系数分别为0.976, 0.603和0.795, 估计标准偏差和Fisher验证值F分别为0.110和115.778. 使用ZINC化合物数据集作为结构片段源, 通过三维定量构效关系(3D-QSAR)模型搜索具有特定活性贡献的R基团. 以样本中活性最高的1号分子过滤, R₁和R₂贡献值均提高了20%的片段分别有9个与2个. 以此交替取代1号样本的R₁与R₂, 得到18个新颖化合物并预测其活性, 其中的15个预测活性值优于模板分子. 研究结果表明, Topomer search可有效地用于分子设计, 所设计的分子为阿尔茨海默病(AD)药物的研发提供了新的候选物.     

分子间氢键对苯并菲柱状介晶性的影响:量子化学ONIOM(MO/MM)研究

我们最近的实验显示: 对于分子中含有酰胺基的苯并菲液晶化合物C₁₈H₆(OC₅H₁₁)₃(OCH₂CONHC₄H₉)₃, 对称化合物有比反对称异构体更高的清亮点和更有序的六方柱状介晶相, 且与具有同样软链长度的分子中不含酰胺基的化合物C₁₈H₆(OC₅H₁₁)₃(OCH₂COOC₄H₉)₃相比较, 有更高的清亮点和更丰富的柱状介晶相. 本文通过量子化学ONIOM (B3LYP/6-31G(d,p):UFF)计算, 说明对于带酰胺基的分子, 对称分子比反对称分子有较大的稳定化能和较高的转动势垒. 对于对称性分子, 带酰胺基的分子比带酯基的分子有较大的稳定化能和较高的转动势垒. 这说明由酰胺基形成的分子间氢键起了稳定液晶相和锚定六方柱状相的作用, 可以解释带酰胺基的分子和对称性分子有较高的清亮点和更有序的六方柱状介晶相. 如果加长酰胺基的软链, 则可使氢键锚定的扭转角减少, 这样有利于提高电荷传输速率.     

C120O2的分子结构和光谱性质的理论研究

用INDO系列方法研究双笼氧化物C₁₂₀O₂分子可能异构体的结构,两个氧以桥键形式分别加成到两个碳笼上,在两个碳笼中间形成呋喃型五元环结构,有6/6连接和6/5连接两种C₂v构型.计算表明,C₁₂₀O₂两种构型中6/6连接的C₂v构型更稳定,其光谱与实验值相符.双笼氧化物C₁₂₀O₂的形成既缓解了C₆₀O环氧处的角张力,又比C₁₂₀O分子获得了更强的笼间相互作用,两个C₆₀靠两个呋喃型五元环连接在一起.两个碳笼的多位置直接键连使两碳笼距离较近,有较强的相互作用,但仍各自表现出一定的独立性.C₁₂₀O₂可发生分解生成新的化合物.     

双笼羰基化合物C120CO的理论研究

用INDO系列方法对双笼化合物C₁₂₀CO进行了理论研究,结果表明,C₁₂₀CO中O具有较大的电负性,在此位置可形成氢键.分子内电荷转移较大,非线性光学系数可能较大.C₁₂₀CO的电子光谱与C₁₂₀CH₂和C₁₂₀O的相似.