姜黄素类似物与酪氨酸酶相互作用的分子对接研究及应用

运用Surflex-dock对姜黄素类似物与酪氨酸酶的相互作用进行了分子对接研究,分析了小分子和受体的结合模式,阐述了其构效关系.对接结果表明,活性良好的化合物结合到酪氨酸酶的双核铜离子活性中心,计算结果与活性测试结果基本一致.运用该分子对接模型进行新型抑制剂设计,筛选出活性更强的带邻二酚羟基的姜黄素类似物,并得到实验...     

GPR109A同源建模及其与吡唑类激动剂对接模拟

烟酸受体G偶联蛋白受体109A(GPR109A)是心血管疾病和脂代谢紊乱等疾病治疗的重要靶点蛋白,但因属于膜蛋白,其晶体结构一直未被解析,给药物设计带来极大挑战。本文基于鼠类PUMA-G晶体结构,采用同源模建的方法构建GPR109A蛋白三维结构,运用Ramachandran Plot和Profile-3D对模型进行评估,通过加力场,加膜,loop等方法对模型进行优化,得到蛋白最优模型,并计算分析得到其12个可能的活性位点。利用SYBYL-X2软件构建GPR109A的吡唑类激动剂药物小分子,通过最陡下降法和共轭梯度法得到药物小分子的最稳定构象。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-羧酸5-甲基吡唑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G偶联蛋白受体109A吡唑类激动剂有理论指导意义。     

蛋白质序列比对下的分子虚拟筛选方法

分子虚拟筛选方法旨在找到一种可以与受体蛋白质进行相互作用并适当修改其生物学行为的活性分子.大多数分子虚拟筛选方法的先决条件是已知蛋白质的结构或小分子结合物.然而对于大多数蛋白质而言,这些信息都是未知的.因此,本文提出了一种名为Screener的基于蛋白质序列比对和活性分子相似性评估的分子虚拟筛选方法.Screener首先从受体蛋白质的序列出发,生成位置特异性频率矩阵特征、二级结构特征以及溶剂可及性特征,利用I-LBR程序对受体蛋白质的潜在结合位点残基进行预测;其次,根据预测的结合位点残基以及相关特征信息构建模板蛋白质库;然后,将所有与任意模板蛋白质相互作用的活性分子收集起来构成潜在的种子分子库;最后,利用分子2D指纹之间的相似性来对待筛选分子集进行排序,完成分子虚拟筛选.在基准测试集DUD40和DUD-E65上,Screener的平均EF^1%分别为16.6和25.7,HR^1%分别为44.1和67.6.基准测试结果表明Screener的虚拟筛选平均性能优于基于对接的虚拟筛选方法AutoDock Vina及基于结构比对的虚拟筛选方法FINDSIT...     

杀线虫苏云金芽胞杆菌晶体蛋白Cry5Aa与糖脂受体互作模式

采用分子对接方法研究了杀线虫苏云金芽胞杆菌晶体蛋白Cry5Aa与线虫糖脂受体寡糖片段的互作模式。结果表明:Cry5Aa与寡糖片段的结合位点在晶体蛋白结构域Ⅰ和结构域Ⅱ之间。Cry5Aa与寡糖片段的之间作用能主要为构象能,其次为氢键能,而静电作用能为零。二者之间能够形成10个氢键和多个构象能作用。其中晶体蛋白Cry5Aa结构域Ⅰ氨基酸残基T298可与寡糖片段形成3个氢键,并且该氨基酸残基同样对构象能的贡献较大。Cry5Aa与寡糖片段的之间可以形成稳定的复合物。本研究结果对了解苏云金芽胞杆菌晶体蛋白Cry5Aa的毒理机制和开展定点突变提高Cry5Aa杀线虫活性具有指导意义。     

Bacillus fordii MH602海因酶序列及同源建模分析

海因酶是5-取代海因生物转化制备手性氨基酸的关键酶.通过同源建模法建立MH602海因酶的三维结构,经分析,91.3%的氨基酸残基在可信区间,无氨基酸残基在不可信区间,而且能量处于较低水平,此模型可进一步研究.将MH602海因酶序列和PDB数据库中现有的6个海因酶序列比较(PDB编号为:1KID,1YNY,1NFG,1GKP,1GKQ,1GKR),结果显示了保守的活性位点残基(4个HIS,1个ASP),3个立体化学环(SGLs)和底物环外侧链结合的残基(MET63,PHE65,LEU94,PHE152,TYR155,VAL158,LEU159).通过比较发现MH602海因酶在159位是LEU,比其他海因酶的PHE159提供更大的底物结合空间,可能降低了对映体选择性但增加了对羟基苯海因的活力.为利用定点突变改造酶分子,提高MH602菌株生产L氨基酸的能力提供理论指导.     

不同模拟方法研究β-环糊精识别对映体分子

手性对映体分子的物理化学性质基本相同,其旋光性差异直接影响生物体内生理和药理的活性.本文以Builder和Discover-3模块为基础,在InsightⅡ平台上模建并优化,采用Dock刚性、柔性对接及GOLD柔性对接的方法,模拟了β-环糊精识别手性对映体的能力.通过利用DMS程序计算环糊精分子溶剂的可接触表面,用SPHGEN程序计算,产生球集,形成环糊精分子活性位点的负像;在环糊精分子上打格点,计算格点能;采用格点的打分函数打分,分子对接,保存分数最高的对接结果等步骤;表明手性识别的预测率从高到低依次是GOLD对接,Dock柔性对接,Dock刚性对接.由于刚性对接过程对映体分子保持刚性,导致手性识别效果最差,故分子柔性的作用不可忽视;GOLD对接在模拟环糊精对对映体手性识别方面要优于Dock对接模拟.因此,用GOLD对接建立了β-环糊精对对映体的手性识别模型,结合能越大,相互作用越强,形成的包合物越稳定.分析模型的结合能组分,以分子识别过程中的氢键作用为模型,则其手性识别预测结果正确率为45.5%:如以分子间氢键作用和范德华作用为预测模型,则其预测正确率为81.8%.表明手性识别的驱动力不仅有氢键的作用,也存在范德华力的作用.     

μ-芋螺毒素电子结构与构效关系研究

探讨μ-芋螺毒素的活性部位、作用方式及结构-活性关系,讨论μ-芋螺毒素同肌肉型钠通道受体的相互作用特点。采用AMl方法对μ-芋螺毒素的代表物μ-GIIIA整体分子进行量子化学计算。研究结果表明分布于μ-GIIIA分子笼形结构表明突出部位的几个极性氨基酸如Arg~(13)、Arg~(19)、Arg~1、Lys~(11)、Lys~(16)等是主要的正电荷区域,在与受体结合时是接受电子的主要部位;Hyp~(17)、Asp~(12)等为主要的负电荷区域,为供电子的主要部位。通过与经典的钠通道拮抗剂比较,发现在μ-GIIIA(肌肉型钠通道拮抗剂)中,相近的极性氨基酸侧链之间正负电荷部位的距离为8(?),而神经型钠通道拮抗剂正负电荷部位之间的距离为4(?)作用,从而解释了这两种钠通道拮抗剂与不同受体亚型作用的原因,并由此探讨了这两种受体亚型的不同的电子结构特征。     

多巴胺D1和D5受体的同源模建研究

多巴胺与其受体组成的多巴胺系统与许多疾病有关,比如帕金森病、精神分裂症等.但是,多巴胺受体的晶体结构一直没有得到解析,给相关疾病的药物开发带来难度.本文采用同源模建的方法,用与D1和D5受体同源性达到34.6%的肾上腺素能受体2vt4作为模板,构建D1和D5受体的三维模型.结果表明:经过优化和动力学模拟,然后用PROCHECK、ERRAT及PROSA程序进行构象和能量的评价,用多巴胺进行对接验证,证明模建的D1受体和D5受体模型是合理的、可靠的.     

P38促细胞分裂蛋白酶活性抑制剂的分子对接及3D-QSAR研究(英文)

运用分子对接方法研究了26个以嘧啶基咪唑环为基底的一系列同源化合物与p38促细胞分裂蛋白酶晶体结构的结合模式。采用比较分子力场分析法(CoMFA)对选取的对接优势构象进行三维定量构效关系(3D-QSAR)研究。建立了3D-QSAR的CoMFA模型,其非交叉验证系数r~2为0.986,交叉验证相关系数q~2为0.755,外部验证的标准偏差(SD为0.13,表明该模型合理、可信,并具有良好的预测能力。有趣的是,配体与活性周围氨基酸残基4个距离之和与其活性之间具有良好的线性关系(R~2=0.752),揭示了配体分子大小及与氨基酸残基结合的紧密程度对化合物的抑制活性起着主要的作用。最后,根据研究总结的规律设计了4个具有潜在高活性的嘧啶基咪唑衍生物。研究结果可为实验工作者合成新药提供理论有意义的理论参考。     

用分子对接方法研究肝素与孕激素受体相互结合模式(英文)

用分子对接模拟软件研究了肝素与孕激素受体的相互作用。以肝素中的一糖单位作为探针对孕激素受体蛋白进行搜索,获得肝素组成单位与孕激素受体的特异性结合模式。结果发现,2-O-硫酸-α-L 艾杜糖醛酸(2-O-sulfated iduronic acid,IdoA(2S))作为肝素的核心组成单糖之一,与孕激素受体的结合能力最好。分子对接结果显示 IdoA(2S)深入到孕激素受体的 helix2 和 helix 11 所包围的结合口袋,与孕激素受体结合结构域关键残基 Asn 719 形成稳固的氢键;并与孕激素受体结合结构域的关键残基 Met 909 残基侧链近距离接触,揭示了 IdoA(2S)可能具有的孕激素受体拮抗效应的分子作用机制。本模拟实验所建立的模型能够部分解释肝素抑制孕激素依赖性乳腺癌的现象,同时推测了其相应机理。     

16α取代雌二醇衍生物的三维定量构效关系和分子对接研究

采用比较分子力场方法(CoMFA)及分子对接方法对一系列雌二醇衍生物的3D-QSAR及其与受体作用方式进行研究,建立了3D-QSAR的CoMFA模型,获得了化合物的相对亲合力RBA(Relative Binding Affinity)与静电场及立体场分布之间的关系;CoMFA模型的统计学参数为:q2=0.667,r2=0.939,sD=0.280,F=49.033,立体场与静电场的贡献分别为56.8%和41.6%.相对亲合力小的化合物一般带有较大的取代基,其对接能量得分较低;相对亲合力大的化合物一般带有较小的取代基,其对接能量得分较高.化合物的对接能量得分和相对亲合力之间有良好的线性关系,其线性相关系数R为0.890.活性口袋周围的环境也与3D-QSAR的立体场分布相匹配.对接结果还显示这类化合物和雌激素的结合主要是通过氢键作用来实现,即3-OH与R394上的氨基以及17-OH与受体残基H524咪唑环上的氮形成的氢键.     

环糊精与咖啡豆α-半乳糖苷酶的分子对接研究

通过分子对接方法研究3种主要的环糊精(α-环糊精、β-环糊精及γ-环糊精)与咖啡豆α-半乳糖苷酶的相互作用模型与分子机理。结果表明,咖啡豆α-半乳糖苷酶活性口袋中的关键氨基酸残基为:Trp31、Trp179、Asp200,环糊精中的关键基团为:次甲基上的羟基、亚甲基上的羟基。环糊精覆盖在咖啡豆α-半乳糖苷酶亲水活性空腔的表面,从而抑制其活性,β-环糊精的抑制作用较为明显。分子对接结果为酶法合成α-半乳糖基-环糊精的相互作用研究提供了理论依据。     

乙酰胆碱M3受体拮抗剂的从头设计

M3受体是人体内分布广泛的一种重要的毒蕈碱乙酰胆碱受体亚型,与膀胱过度活动症、心律失常、呼吸道及支气管疾病密切相关.设计与合成M3受体拮抗剂对于开发治疗相关疾病的药物具有重要理论意义和应用价值。本文采用同源模建方法,构建了人M3受体蛋白的三维结构,基于M3受体拮抗剂的结构构建了其药效团模型,其中较理想的模型含有6个药效团特征元素。利用药效团模型进行了虚拟筛选,虚拟筛选的数据库是本实验室构建的虚拟化合物库,发现了10个新型的对M3受体有拮抗作用的化合物。最后对这10个化合物进行了分子对接,根据对接结果,发现3个化合物对接能量及结合方式比较合理,为M3受体拮抗剂的合成研究及活性测定奠定了基础。     

超氧化物歧化酶氨基酸网络的鲁棒性研究

蛋白质结构的鲁棒性能够提高蛋白质在不稳定环境中保持生物功能的能力。用氨基酸网络表示超氧化物歧化酶(Fe-SOD)的结构,从研究氨基酸网络鲁棒性的角度研究Fe-SOD结构的鲁棒性。实验结果显示,氨基酸网络的鲁棒性比同等规模大小的随机网络的鲁棒性差。尤其以介数方式攻击,Fe-SOD氨基酸网络表现出明显的脆弱性。嗜热的Fe-SOD氨基酸网络的鲁棒性比常温的氨基酸网络的鲁棒性高。通过鲁棒性分析,识别氨基酸网络中关键残基,发现关键残基主要包括进化保守残基、疏水性残基、规则二级结构内部的残基以及Fe-SOD活性位点残基。与热稳定性低的Fe-SOD氨基酸网络相比,热稳定性高的Fe-SOD氨基酸网络中的关键残基较均匀地分布在Fe-SOD内部。关键残基在Fe-SOD结构中均匀分布,有利于提高嗜热Fe-SOD整体的稳定性。     

蓖麻毒素亲和体的分子设计及虚拟筛选

通过分子间相互作用的模拟和关键氨基酸位点的虚拟突变,构建虚拟突变体库,探索虚拟筛选高亲和活性亲和体的方法。首先利用蛋白—蛋白分子对接方法研究亲和体与毒素的识别及相互作用模型,确定作用的关键位点,然后对关键位点分别单点突变和饱和突变,确定突变位点和方向,最后通过模拟突变构建虚拟突变体库,预测与毒素作用结合能和稳定性好的亲和体序列。按照模拟计算结果指导的突变位点和突变方向设计虚拟突变,构建的虚拟突变体库中绝大多数突变体具有高于模板的结合活性和结合稳定性。探索了通过计算机模拟计算筛选毒素高活性亲和体的方法,为毒素亲和体的分子设计和筛选提供了重要的线索和理论依据,对毒素新型抗体的研究和开发具有理论指导价值。     

苯并呋喃类组胺H_3受体拮抗剂的构效关系研究

绢胺H3受体在体内参与调节很多神经递质的释放.人们预期,H3受体拮抗剂将临床应用于老年性痴呆症、抑郁症、精神分裂症等中枢性疾病.本文使用三维定量构效关系研究方法,包括比较分子场分析法(CoMFA)和比较分子相似性指数分析法(CoMSIA),研究芳基苯并呋喃类H3受体拮抗剂的分子结构与生物活性之间的定量关系.本文使用CoMSIA法所获建三维定量构效关系模型,其交叉验证系数q2为0.646,非交叉验证相关系数R2为0.920,表明模型预测能力较好,同时使用"留八法"证实模型的稳定和可靠.模型中各分子场的贡献为:立体场10.4%、静电场56.9%和疏水场32.7%.三维系数等势图和静电势图显示:母核3'和4'位上的取代基对活性影响较大,估计它们是配体与受体作用的位点.本研究结果可为设计和开发活性更高的该类拮抗剂提供理论参考.     

变形虫穿孔肽及其类似物的结构表征与抗菌活性定量预测

本文提出新的分子结构描述子一按键分类的分子电性距离矢量(B-MEDV)来表征变形虫穿孔肽及其类似物的分子结构,以对人类病原体Candida albicans的最低生长抑制浓度(MIC)的对数值为抗菌活性指标,借助多元线性回归(MLR)和逐步回归(SMR)建立定量结构活性相关(QSAR)模型。结果表明：所得模型相当稳定且有较强的预测能力;5种表征方案最优模型的相关系数为：0．94303、0．91167、0．90443、0．86581、0．94477;交互检验的相关系数为：0．73653、0．84285、0．81535、0．74451、0．83030。通过对比分析5种表征方案发现,多肽结构的特征主要表现在氨基酸的残基上,可以用残基的矢量描述子来表征整个多肽的结构,从而使表征过程更为简洁有效。     

作用于InhA的吡咯类抗结核病药物对接模型的构建

目的:通过对接研究,初步建立作用于InhA的吡咯类抗结核病药物的筛选模型。方法:采用Gold 3.01分子对接软件,评估已报道的吡咯类化合物衍生物的活性,并使用Fitness打分函数评价分子对接结果。结果:初步建立了分子对接与药物活性的药物筛选模型,建立的模型的r2为0.829,对测试集化合物的活性预测结果与实验数据相关性很好,表明模型预测能力较强,并分析出S构型药物分子具有更好的活性。结论:Gold对接所建立的模型的预测能力比较强,可以用于同类化合物的药物筛选,为新的抗耐药结核分枝杆菌的药物筛选提供了思路。     

α7-nAChR和α9α10-nAChR的同源模建研究

目的:构建了人的α7-nAChR和α9α10-nAChR的二聚体模型。方法:采用同源模建和分子动力学的方法,以高同源性的2QC1和2BYR作为复合模板,构建了人的α7-nAChR和α9α10-nAChR的二聚体模型,并通过PROCHECK、ERRAT及PROSA程序对其进行了构象和能量的评价。结果:通过对200 ps,500 ps,1.2 ns下模型的C-loop区进行比较分析发现:1.2 ns下模型的C-1oop区构象更趋于合理状态。对所建模型进行构象和能量的评价以及分子对接的验证结果表明:本文中模建的α7-nAChR和α9α10-nAChR模型是合理的、可靠的。结论:该研究所建立的模型是合理可靠的,为设计α7-nAChR和α9α10-nAChR的高选择性配体提供了重要的理论基础。     

VEGF-B与去甲斑蝥素相互作用的分子动力学研究

利用分子对接(Molecular docking)结合分子动力学(Molecular dynamics,MD)模拟方法,建立去甲斑蝥素(Norcantharidin,NCTD)与血管内皮生长因子B(Vascular endothelial growth factor B,VEGF-B)的相互作用模型,分析二者的结合方式,结合能力,探究NCTD与VEGF-B的相互作用机制。结果表明,分子对接生成稳定的NCTD/VEGF-B复合物,NCTD与VEGF-B蛋白主链的Tyr117,Cys156,Gln46形成了氢键。经4ns的MD模拟后,NCTD/VEGF-B复合物体系达到了平衡,分析动力学轨迹并计算结合自由能证明了NCTD与VEGF-B的结合稳定合理。氢键、静电作用和疏水性为NCTD与VEGF-B稳定结合的主要贡献。本工作模建结果对开展NCTD抑制VEGF-B活性来控制肿瘤发生具有一定的理论意义。