从对接结构中挑选近天然构象的新方法

分析了包含静电能(ΔEele)、去水化自由能(ΔGACE)以及范德华能(ΔEvdw)的打分函数在蛋白质－蛋白质对接中评价近天然构象的能力.对17种蛋白质复合物对接体系进行打分的结果表明，包含范德华能的打分函数（ΔEele＋ΔGACE＋ΔEvdw）比通常的打分函数（ΔEele、ΔGACE、ΔEele＋ΔGACE、ΔEele＋ΔEvdw、ΔGACE＋ΔEvdw）具有更好的区分近天然构象的能力.进一步的研究表明，优化（EM）对接体系后再进行打分，上面几种打分函数对对接结构的评价效果都有不同程度的改善，其中打分函数（ΔEele＋ΔGACE＋ΔEvdw）有更明显的改善.为了进一步确定候选结构中的近天然构象，以一种蛋白质复合物为例，对候选结构进行分子动力学（MD）模拟，根据MD轨迹中构象相对于初始构象的平方平均偏差（MSD）随时间的变化来辅助打分函数排除错误构象，得到了较好的结果.     

基于吡咯烷与正丁烷类衍生物CCR5拮抗剂的药效团模型构建

吡咯烷与正丁烷类CCR5(化学趋化因子受体5)拮抗剂可通过抑制人类免疫缺陷病毒(HIV-1)包膜蛋白与CCR5的相互作用而阻断病毒进入细胞. 本文使用已知拮抗剂结构和活性信息构建了一个三维药效团模型. 按照Catalyst/HypoGen模块的要求, 选择了25个结构和活性均具备差异性的分子作为药效团产生的训练集. 其中训练集分子以IC50值表示的生物活性值跨度为0.06到10000 nmol·L-1. 最好的药效团模型(Hypo 1)由两个正离子化特征以及三个疏水特征组成, 训练集预测相关系数为0.924, 均方根偏差为1.068. 模型用于预测由74个分子组成的测试集化合物活性, 结果表明模型可以提供较好的活性预测结果并用于新的拮抗剂的设计.     

基于MPI的分子对接并行算法

基于消息传递接口(Message Passing Interface,MPI),用两种不同的并行程序设计方法对Autodock程序进行修改.将修改后的程序应用于HIV-1蛋白酶(Protease)和小分子抑制剂XK263的对接体系,测试了并行程序的加速比和并行效率.结果表明,两种改进的并行Autodock程序都可以很好地完成计算,尤其是方案Ⅱ并行程序的加速比和并行效率更高.     

持久性有机污染物4,4’-DDE和CB-153的反向虚拟筛选

持久性有机污染物(POPs)会导致人类和动植物各种疾病的发生, 已经成为一种新的全球性环境问题.研究发现, POPs分子能够特异性地结合到生物体内一些蛋白质受体上, 发挥其致病机制. 本文运用基于分子对接的反向虚拟筛选方法,从蛋白质结构数据库中筛选出配体分子可能的受体蛋白质, 研究了持久性有机污染物4,4'-DDE和CB-153潜在的受体蛋白质. 结合实验信息, 讨论分析了排在前5%的蛋白质受体. 值得注意的是,已知的一些蛋白质受体都排在了虚拟筛选结果的前列. 该研究不仅有助于进一步了解这些有毒污染物分子的致病机制, 还将为设计针对该类污染物分子的生物传感器提供有用的信息.     

与金精三羧酸抑制剂的相互作用

用分子对接方法(Docking)研究了HIV-1整合酶与其抑制剂金精三羧酸的结合过程．为弄清金属离子在结合中所起的作用，选择含有一个Mg+2或不含Mg+2的两种不同的整合酶受体分别与金精三羧酸对接．结果表明，Mg+2对稳定配体与受体的结合起了重要作用．金精三羧酸配体与含有一个金属Mg+2的整合酶受体对接，最优结合自由能为-45．19kJ／mol.当Mg+2失去后，整合酶的活性中心构象将发生变化，使金精三羧酸抑制剂与整合酶的结合自由能(-24．35kJ／mol)明显增加．预测了未知的HIV-1整合酶与其抑制剂金精三羧酸的复合物结构，并可对基于结构的抗HIV-1整合酶的药物设计提供重要信息．     

用荧光方法检测HIV-1整合酶的体外活性

HIV-1整合酶是抗艾滋病药物研究的一个重要靶点。整合酶催化两步反应使病毒cDNA整合到宿主细胞基因组中, 该反应过程可以在体外利用重组蛋白和DNA底物实现。本研究构建了HIV-1整合酶表达载体, 在大肠杆菌中诱导表达, 亲和纯化得到重组整合酶蛋白, 利用荧光染料标记DNA底物分子和荧光标记抗体, 通过荧光信号检测整合酶对DNA的切割和连接两步反应, 达到检测整合酶体外活性的效果。该方法具有灵敏度高、特异性好等优点, 便于开展以整合酶为靶点的药物筛选等工作。     

HIV-1病毒DNA与整合酶结合后的构象变化

用分子动力学(MD)模拟方法优化了HIV-1病毒DNA与整合酶(IN)二聚体(IN2)复合物模型结构, 并分析了HIV-1病毒DNA结合IN2后的构象变化. 结果表明, 按照HIV-1病毒DNA与IN2结合能力的强度, 病毒DNA可分为五个区域: 非结合区、强结合区1、弱结合区、强结合区2和反应区, 并用结合自由能计算验证了该分区的合理性. 与未结合IN2的病毒DNA相比, 复合物模型中病毒DNA除了非结合区碱基外, 其它四个区域的碱基构象变化较大. 复合物模型中病毒DNA主链较大程度地偏离标准B型DNA以及结合部位的小沟变宽都是识别IN的结构基础. 模拟结果与实验数据吻合较好, 为基于HIV-1 IN的药物分子设计提供了一定的结构信息.     

用分子对接方法研究HIV-1整合酶与病毒DNA的结合模式

用分子对接方法研究了HIV-1整合酶(Integrase, IN)二聚体与3’ 端加工(3’ Processing, 3’-P)前的8 bp及27 bp病毒DNA的相互作用, 并获得IN与27 bp病毒DNA的特异性结合模式. 模拟结果表明, IN有特异性DNA结合区和非特异性DNA结合区; IN二聚体B链的K14, R20, K156, K159, K160, K186, K188, R199和A链的K219, W243, K244, R262, R263是IN结合病毒DNA的关键残基; 并从结构上解释了能使IN发挥活性的病毒DNA的最小长度是15 bp. 通过分析结合能发现, IN与DNA稳定结合的主要因素是非极性相互作用, 而关键残基与病毒DNA相互识别主要依赖于极性相互作用. 模拟结果与实验数据较吻合.     

胰岛素六聚体在水溶液中的稳定性研究

用分子动力学（MD）模拟方法设计了两个模拟时间为600ps的对比计算机模拟 实验,研究了R6态的胰岛素六聚体在水溶液中的稳定性以及苯酚和锌离子对结构稳 定性的影响。通过对MD模拟所得到的轨迹的分析发现,在维系胰岛素六聚体稳定性 的因素中,静电相互作用和氢键起着主要的作用。对于包含锌离子和苯酚的体系。 胰岛素六聚体的稳定性得到了增强;对不含锌离子和苯酚的关系,胰岛素六聚体的 稳定性明显减弱,在这种情况下,胰岛素六聚体还表现出解聚的倾向。这些模拟结 果与实验观测结果相吻合。     

无皂乳液聚合法制备Fe3O4@P(St-GMA)复合微球

用化学共沉淀法制备了磁性四氧化三铁纳米粒子. 在油酸和氨水的作用下, 使之分散在水中, 得到了水分散的磁流体. 在水基磁流体的存在下, 进行苯乙烯和甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)的无皂乳液共聚合, 得到了Fe₃O₄@P(St-GMA)复合微球. 综合考察了反应温度、磁流体和单体的用量、引发剂的用量对聚合转化率的影响, 并用TEM, TGA和VSM对磁性复合微球进行了表征.