奈韦拉平对乙醇脱氢酶催化活性的影响及机制研究

奈韦拉平(Nevirapine, NVP)是一种在临床上用于治疗和预防艾滋病的药物,但NVP会导致肝脏中一些酶的活力异常。乙醇脱氢酶(ADH)是肝脏中一种重要的代谢酶,目前NVP对ADH催化活性的影响尚不清楚。因此,本研究通过光谱学和分子对接技术探究NVP对ADH催化活性的影响及机制。实验结果表明,NVP通过诱导ADH的二级结构发生改变的模式激活ADH的催化活性,并且呈现剂量依赖性。NVP在范德华力和氢键的驱动下进入ADH的辅酶空腔从而形成稳定的二元复合物。热力学实验结果表明两者之间的结合常数为1.478×10⁴ L·mol^-1(298 K)。此外,NVP与ADH的Leu326、Ile328、Arg48等氨基酸残基之间的Pi-Cation、Pi-Alkyl以及Alkyl作用力在维持复合物稳定性方面同样发挥重要作用。     

吡嗪类碳酰肼化合物与CT-DNA相互作用及体外抑菌

以5-氯吡嗪-2-羧酸甲酯和水合肼为原料,经亲核取代和脱水缩合反应合成了3种新型吡嗪类碳酰肼化合物C13H14N6O(a)、C13H14N6O2(b)和C12H12N6O2(c)。采用元素分析与核磁共振氢谱对化合物a~c进行了表征,结果表明合成的产物即为目标化合物。通过溶剂挥发法培养得到了化合物a的单晶并利用X-射线单晶衍射测定化合物a的晶体结构为单斜晶系。根据紫外-可见光谱可知,化合物a~c均以插入模式与CT-DNA作用。利用微量热实验测定了化合物a~c与CT-DNA的相互作用,发现反应过程放热,热效应ΔH依次为-5.77×103、 -5.50×103和-5.96×103 kJ·moL-1,反应时间均小于40 min。通过分子对接模拟计算明确了化合物a和b与DNA的具体结合位点包括A链DC4和DG5以及B链DC4、 DG5和DA6,化合物c与DNA的具体结合位点包括A链DC4和DG5以及B链DC4和DG5。采用牛津杯法测定了化合物a~c对枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌以及大肠杆菌四种细菌的抑菌活性,结果表明化合物a~c均对铜绿假单胞菌表现出优于阳性对照组四环素的抑菌活性。     

前胡内酯肟酯衍生物的合成及其抑制乙酰胆碱酯酶活性评价

本文以香豆素类化合物前胡内酯为先导化合物,设计合成了12个前胡内酯肟酯衍生物,所有目标化合物经熔点、~1H NMR和MS进行结构确证。体外抑制乙酰胆碱酯酶(AChE)活性评价结果表明,在1μmol/mL浓度下,目标化合物4a和4k对AChE具有较强的抑制活性,其抑制率分别达到58.05%和66.27%。初步构效关系研究表明,引入吲哚环能提高前胡内酯对AChE的抑制活性。通过分子对接方法考察了化合物4k与AChE结合的模式,发现目标化合物可以和AChE的催化活性中心部位结合。     

基于受体结构的AHAS抑制剂的设计、合成及生物活性

在AHAS与磺酰脲类除草剂复合物的晶体结构基础上, 利用分子对接程序DOCK 4.0, 通过MDL/ACD三维数据库虚拟筛选, 得到了296个与AHAS结合能较低的小分子化合物结构信息, 从中选取了部分小分子进行化学合成, 并且测试了其生物活性. 部分化合物的体内和体外活性表现出一定的一致性.     

同源模建和分子对接研究HDAC1/HDAC8的选择性

组蛋白去乙酰化酶(HDACs)是近年来治疗肿瘤的重要靶标之一.由于HDACs包含多种亚型,且各亚型的生理功能存在一定的差异,其选择性抑制剂的开发已成为当前的研发热点.我们通过同源模建的HDAC1结构,与已有的HDAC8晶体结构的活性位点进行比较分析,探讨了对两者选择性有重要影响的残基,为基于受体的选择性抑制剂研究提供重要信息.同时选择了52个HDAC抑制剂,分别建立了HDAC1、HDAC8的活性值与对接打分值的线性回归模型.所建的HDAC1和HDAC8的线性构效关系模型的非交叉验证系数R2分别为0.82和0.80,表明具有一定的统计学意义.利用所建模型对已设计合成的化合物进行了预测,预测结果对HDAC1、HDAC8选择性抑制剂的优化改造提供了一定的指导意义.     

Apicidin选择性抑制ClassⅠ HDACs分子动力学研究

采用模拟方法研究组蛋白脱乙酰酶抑制剂(Apicidin)选择性抑制组蛋白去乙酰化酶(Histone deacetylases, HDACs)中的HDAC1和HDAC8. 通过HDAC8晶体结构同源模建HDAC1三维结构模型, 将Apicidin分别与HDAC1和HDAC8对接并进行分子动力学模拟, 结果表明, HDAC1活性口袋入口处的Arg270是Apicidin-HDAC1形成稳定结构的重要因素; HDAC1中Tyr303及His178与Apicidin形成2个持续存在的氢键, 而在HDAC8中未发现, 这是Apicidin选择性抑制HDAC1高于HDAC8的另一重要原因.     

乙型肝炎病毒表面抗原三维结构的同源模建及功能预测

结合生物信息学方法及分子模拟手段, 通过同源模建方法构建了乙型肝炎病毒表面抗原(HBsAg)Pres12的三维空间结构, 并结合生物实验在分子水平上探讨了乙型肝炎病毒表面抗原Pres12作为抗乙型肝炎病毒重要靶标的机理. 研究结果表明, HBsAg三维空间结构是由构型性的Pres1和线性的Pres2组成, 此结构由疏水氨基酸形成3个α-螺旋结构及Loop结构域, 并且N端由Pres1中残基构成了一个开裂, 形成了HBsAg可能的活性部位. 静电势分析结果证实, N端可能的活性部位具有较大的静电势分布, 因而具有与受体细胞蛋白相互作用的能力, 这为HBV病毒抑制剂药物分子的设计提供了有益帮助.     

芳香噻嗪类衍生物作为选择性醛糖还原酶抑制剂的分子对接和基于受体的三维定量构效关系研究

芳香噻嗪类衍生物被证明是一类选择性较好的高活性醛糖还原酶抑制剂(ARIs).本文对44个芳香噻嗪类化合物进行了分子对接(docking)和三维定量构效关系(3D-QSAR)研究,并探索了此类化合物与醛糖还原酶(ALr²)的作用机理.醛糖还原酶与醛还原酶(ALR1)活性位点的叠加结果显示, ALr²中残基Leu 300和Cys298的存在是化合物1m具有高选择性的原因.分别建立了比较分子场分析方法(CoMFA, q² = 0.649, r² =0.934; q²:交叉验证相关系数, r²:非交叉验证相关系数)和比较分子相似性指数分析方法(CoMSIA, q² = 0.746, r² = 0.971)模型,并对影响此类化合物生物活性的结构进行了鉴定.结果显示,两个模型均具有较高预测能力,并通过测试集中的7个化合物进行了验证,其中CoMFA模型和CoMSIA模型的预测相关系数(r_Pred²)分别为0.748和0.828. 3D-QSAR模型中的三维等值线图表明,在化合物1m的苄基环上C3和C4位置以及苯并噻嗪母核上C5和C7位置进行改进可能对生物活性的提高有利,此预测与我们前期报道的苯并噻嗪母核C7位改进结果一致.本文所建3D-QSAR模型能够在理性设计具有更高生物活性的新型ARIs中发挥重要作用.     

定向进化提高枯草芽孢杆菌脂肪酶的活力

通过定向进化的方法, 提高了一个新的源于枯草芽孢杆菌 (Bacillus subtilis) 的脂肪酶 (BSL2) 的活力. 经过两轮易错 PCR 以及高通量筛选, 最终获得了比活力为野生出发酶 4.5 倍的突变体 3-1B2. 基因比对结果表明, 共有两个氨基酸发生了突变. 突变酶的酶学性质研究发现, 与野生酶相比, 它的热稳定性及 pH 稳定性略有增加, 最适温度和最适 pH 值则无太大的变化. 同源模建了 BSL2 与 3-1B2 的结构, 并与底物进行了分子对接. 结果表明, 突变体 3-1B2 的结合能比野生型 BSL2 低 1.29 kcal/mol, 活性中心 Ser77 残基与底物羰基的距离也由 0.319 nm 减小为 0.278 nm, 因而加快了酶反应速度, 提高了酶活力.     

3D-QSAR和分子对接研究吲哚咔唑类细胞周期蛋白激酶抑制剂的选择性

细胞周期蛋白激酶(cyclin-dependent kinases, CDKs)是近年来治疗肿瘤的重要靶标. 由于大多数激酶ATP结合位点的保守性, CDK选择性激酶抑制剂的开发成为当前的研发难点和热点. 针对吲哚咔唑类CDK抑制剂, 我们采用比较分子力场分析方法(CoMFA)建立了CDK2-QSAR(quantitative structure-activity relationship)和CDK4-QSSR(quantitative structure-selectivity relationship)模型. 所建模型的交叉验证系数q2分别为0.722和0.703; 非交叉验证系数r2分别为0.977和0.946, 表明其具有较好的预测能力. 同时, 用分子对接的方法分析了这类化合物与CDK4同源模建结构的作用模式, 根据这两个模型发现, 吲哚咔唑类化合物的R5和R6位长链取代对CDK4的选择性具有一定的影响, 而且结合其作用模式比较合理地解释了这类抑制剂的选择性原因, 这对CDKs的选择性研究具有一定的指导意义.