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针对铜绿假单胞菌毒力蛋白伪唾液酸酶Pse的新药设计分子对接研究
目的 揭示铜绿假单胞菌伪神经氨基酸(Pse)耐奥司他韦类似药物的分子机制,开展新药设计分子对接研究,为防治流行性感冒感染后继发性肺炎提供理论基础.方法 克隆、表达和提纯重组Pse蛋白；利用蛋白结构分析确定Pse关键活性位点氨基酸,点突变并以酶学方法验证,并采取分子对接技术进行新药前体的平面设计.结果 奥司他韦类似药物对铜绿假单胞菌Pse没有抑制作用,Phe129位氨基酸是引起耐药的主要原因,对奥司他韦类似药物C-5支链改造是Pse抑制剂设计的唯一有效途径.结论 奥司他韦类似药物对于铜绿假单胞菌Pse不能产生抑制作用,只有进行改造后的伪唾液酸才能对Pse起到抑制作用.
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突触素Ⅰ与丙烯酰胺相互作用模式研究
目的 通过同源模建方法获得突触素Ⅰ蛋白(synapsinⅠ,SynⅠ)功能域的三维结构,采用分子对接、分子动力学模拟方法研究小分子丙烯酰胺(acrylamide,ACR)与SynⅠ蛋白相互作用模式及结合位点,提供ACR对SynⅠ蛋白损伤作用机制的证据.方法 使用Dock 6.7分子对接程序和AmberTools15分子动力学模拟程序包进行计算模拟.结果 分子对接计算表明ACR和蛋白质间存在3种不同模式(体系Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ).分子动力学模拟将结合模式缩减至2种:小分子以体系Ⅰ方式与蛋白质结合力强,其中氨基酸残基Asn214、Ser390和Ser391的作用力贡献较为突出;体系Ⅱ、Ⅲ为相同结合模式有异于体系Ⅰ,可能同时存在另一种结合模式,其中Glu373和Lys225的作用较为明显.结果提示,氢键、静电力和范德华力及钙离子(Ca2+)对两者的结合具有重要作用.3种模式均致口袋形状增大,Ca2+结合变弱,水溶剂分子更容易进入口袋,为后续化学反应创造环境.结论 在分子动力学模拟中,ACR在Ca2+存在条件下与SynⅠ功能域相互作用,体系Ⅰ中结合位点为氨基酸残基Asn214、Ser390和Ser391,体系Ⅱ、Ⅲ的结合位点为氨基酸残基Glu373和Lys225,且SynⅠ蛋白在与小分子结合后构象发生变化.本研究对ACR所致SynⅠ蛋白相关性神经损伤机制的进一步研究具有一定的提示作用.
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分子对接法虚拟筛选桂枝茯苓胶囊抗子宫肌瘤的潜在活性成分
目的:运用计算机虚拟对接技术筛选桂枝茯苓胶囊中抗子宫肌瘤的潜在活性成分.方法:选择与子宫肌瘤发病机制高度相关的雌激素受体ER、CDK2、EGFR为靶点,采用软件Molegro Virtual Docker,以选择性抑制剂与靶点的共结晶复合物作为受体模板,建立靶点的活性位点,与桂枝茯苓胶囊中的35种已知主要成分进行分子对接.结果:以选择性抑制剂与靶点的MD Score的1/2为阈值,筛选得到13个化合物与靶点存在较强的相互作用.结论:桂枝茯苓胶囊多个成分能与ER、CDK2,EGFR成功对接,这可能是桂枝茯苓胶囊抗子宫肌瘤作用的活性成分.
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基于计算机模拟探讨海桐皮汤治疗骨性关节炎的多向药理学行为
目的 探讨海桐皮汤治疗骨性关节炎潜在的多向药理学行为.方法 利用分子对接、生物网络等计算机模拟方法,构建治疗骨性关节炎的海桐皮汤分子集配体-靶作用网络,研究海桐皮汤的作用特点.结果 虚拟筛选出215个潜在的活性化合物,其中,94个化合物与2个或2个以上的蛋白质有相互作用;所构建网络中配体-靶的作用关系曲线遵循幂函数规律.结论 海桐皮汤中化合物与骨性关节炎靶标的作用具有"一对多,多对一"的非线性特点,提示海桐皮汤存在多向药理学行为,为海桐皮汤的骨性关节炎临床应用提供了科学依据.
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中药抗肿瘤作用的物质基础与网络机制研究
目的:为了探讨抗肿瘤中药复方的物质基础和网络药理机制,并且阐明中药方剂中各种有效成分的协同作用机理.方法:本文通过收集肿瘤防治相关的中药复方,并从中选取出现频次较高的单味药,使用CNPC和TCMSP数据库进行化学成分的收集,对有效化学成分进行了抗肿瘤作用的物质基础研究;利用TCMID及CTD数据库寻找化学成分的作用基因,在此基础上利用Cytoscape构建网络,进行网络机制研究.结果:收集了65个抗肿瘤中药复方,其中出现频次大于10的单味药有4个,分别为甘草、黄芪、人参和黄芩,其已知化学成分分别为172,70,293和92个,抗肿瘤有效成分主要包括三萜类、黄酮类、多糖类、皂苷类化合物.在化学成分相关基因分析的基础上,构建了化学成分—基因调控网络,蛋白质相互作用网络,基因通路富集网络以及基因-疾病网络,以揭示中药复方的多种有效成分的协同作用机制.此外,应用分子对接方法,对化学成分影响较大的基因相关蛋白进行了相互作用分析,包括PTG2、EGFR、PPARG、ESR1、MTOR、AKT1、MAPK1、PPARA和MAPK8.大部分化合物都能作用于多个靶点,主要涉及生物碱、黄酮及其苷、有机酸及二蒽酮等结构类型,代表性的化学成分有水仙苷、芦丁、北豆根碱、黄岑素、汉黄芩甙、异夏佛塔苷、亚叶酸、伪金丝桃素等.结论:本文应用统计学方法、网络药理学方法及分子对接方法,初步揭示了抗肿瘤传统中草药有效成分及其网络作用机制,为中药抗肿瘤多靶点药物设计提供重要信息.
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三黄汤治疗2型糖尿病的分子机制研究
目的:探讨基于网络药理及分子对接明确三黄汤发挥降糖、降脂的分子机制.方法:选取CTD筛选2型糖尿病的靶标基因.基于网络药理学平台筛选三黄汤发挥作用的有效化学成分,通过DAVID 6.8对靶标基因进行分子功能分析,同时通过STRING进行基因相互作用分析,筛选2型糖尿病关键靶标基因,基于分子对接技术对关键靶标进行验证.并采用Cytoscape 3.5.1软件构建三黄汤化学成分-关键基因网络模型.结果:三黄汤有效化学成分14个,2型糖尿病靶标基因30个.关键靶标基因7个(NFKB1A,BCL2,TNF,RELA,TGFB1,PPARG,HMOX1),分子对接发现三黄汤化学成分与HMOX1,BCL2,PPAR-γ有很好的结合作用.结论:初步阐释三黄汤降糖、降脂的分子机制,为进一步研究三黄汤治疗2型糖尿病靶标基因的选取提供理论指导.
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柴胡疏肝散体外抗氧化活性成分与调控抑郁症相关酶的关联性分析
目的:研究柴胡疏肝散(CSGS)体外抗氧化活性能力,识别抗氧化活性成分并评价其对CSGS治疗抑郁症的调控能力.方法:将CSGS进行拆方研究,采用1,l-diphenyl-2-piCryl-hydraZyl (DPPH)法测定各配伍方自由基清除能力,以半数抑制浓度(IC50)(清除率为50％时的质量浓度)为评价指标;高效液相色谱法(HPLC)建立特征图谱,利用正交投影偏小二乘法 (orthogonal partial least squares, OPLS)研究特征峰与药效的相关性,根据变异权重系数(variable importance of projection,VIP)来辨识显著活性成分.运用SYBYL 2.0软件对CSGS中的抗氧化活性成分与CSGS治疗抑郁症所调控的相关酶进行分子对接研究,根据Total score值判断小分子与大分子的结合能力.结果:CSGS组方药材对抗氧化药效贡献的大小依次为枳壳 ＞陈皮 ＞川芎 ＞柴胡 ＞香附 ＞ 白芍 ＞甘草,鉴定出3个具有显著抗氧化活性的成分,分别为橙皮苷、新橙皮苷和芸香柚皮苷.3个抗氧化活性成分与CSGS治疗抑郁症所调控的相关酶的分子对接打分结果均显示了良好的结合能力,其中橙皮苷与色氨酸酶(TPH),新橙皮苷与超氧化物歧化酶(SOD),芸香柚皮苷与色氨酸2,3-加二氧酶(TPHD)的结合能分别是9.088 7,8. 0,9.271 8.结论:橙皮苷,新橙皮苷和芸香柚皮苷是CSGS体外抗氧化活性的主要有效成分且在CSGS治疗抑郁症中可能发挥了一定的调控作用.
关键词： 柴胡疏肝散 DPPH自由基清除能力 体外抗氧化活性 分子对接 -
基于细胞萃取及分子对接的淫羊藿中雌激素样作用成分分析
目的:利用T47D细胞/液质联用及分子对接筛选淫羊藿中具有雌激素样作用的成分.方法:采用溶有淫羊藿提取物的培养基培养T47D细胞,具有雌激素样作用的成分选择性地与T47D细胞结合,培养一定时间后,清洗并破碎细胞,释放出与其结合的成分,后利用液质联用技术进行分析鉴定.对于鉴定出的可与细胞结合的成分,采用分子对接的方法研究其与雌激素受体的相互作用.结果:初步检测出淫羊藿中可与T47D细胞结合的7个成分,分别为淫羊藿苷,朝藿定B,宝藿苷-Ⅱ,淫羊藿次苷-Ⅰ,宝藿苷-Ⅰ,朝藿苷甲,脱水淫羊藿素,其中宝藿苷-Ⅱ,脱水淫羊藿素可与雌激素受体发生相互作用.结论:宝藿苷-Ⅱ,脱水淫羊藿素可与T47D细胞结合,且均可与2种雌激素受体发生作用,提示两者可能具有雌激素样作用.
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分子对接虚拟筛选六味地黄方中α-葡萄糖苷酶抑制剂
目的:传统名方六味地黄方(LWDH)对治疗2型糖尿病具有较好疗效,a-葡萄糖苷酶(α-GC)是2型糖尿病发生发展的关键靶点,该文采用虚拟筛选技术分析LWDH中抑制α-GC活性的有效成分.方法:从文献中获取LWDH中已知的21种主要化学成分及代谢产物结构组成配体分子库,采用分子对接法将配体与o-GC的C端,N端分别逐一对接后,进行复合物自由结合能的数据分析;并以α-GC抑制剂阿卡波糖(ACR)的结合能作为阈值,预测LWDH中抑制α-GC活性潜在的有效成分.结果:与ACR和α-GC之N端,C端的结合能(-38.38,-36.38 J·mol-1)相比较,分别有2种LWDH的主要成分与α-GC的N端或C端结合能较低,其作用力主要为氢键和范德华力,且这几种成分均属于组成药物泽泻中的四环三萜类化合物.结论:基于分子对接的虚拟筛选可推断LWDH中抑制α-葡萄糖苷酶活性的有效物质,为深入开展六味地黄方治疗2型糖尿病的机理研究提供了科学数据.
关键词： 六味地黄方 虚拟筛选 α-葡萄糖苷酶抑制剂 分子对接 2型糖尿病 -
基于分子对接技术的常用降糖中药有效成分虚拟筛选
目的:运用分子对接技术分析常用降糖中药效应物质基础及其作用机制,为降糖中药现代研究提供理论依据.方法:基于文献搜集降糖中药化学成分并构建其结构数据库,以二肽基肽酶-Ⅳ等7个糖尿病治疗靶标为分子对接的研究对象,通过Sybyl软件的Surflex-Dock分子对接模块进行虚拟筛选,以打分函数Total-Score为标准评价中药成分与靶标间相互作用,以Total-Score等于7为阈值,筛选出与各靶标结合较好的化学成分,并与已上市降糖西药进行类药性比较.结果:与二肽基肽酶-Ⅳ,糖原合酶激酶-3,过氧化酶增殖因子活化受体γ,α-葡萄糖苷酶,葡萄糖激酶,钠-葡萄糖共转运蛋白2和血管紧张素转化酶能较好结合的化学成分分别有52,28,32,150,47,41,33个.通过虚拟筛选得到的这些小分子化合物与已上市降糖西药具有相似的类药性性质.结论:分子对接技术在一定程度上解释了降糖中药的效应物质基础与作用机制,为降糖中药现代研究提供了线索.
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基于分子对接技术探讨复方丹参方多靶点治疗冠心病的作用机制
目的:阐明复方丹参方的效应物质基础和作用机制,为该复方的临床合理用药提供参考.方法:采用传统中药药理数据库(TCMSP),从复方丹参方中筛选出101个候选化合物,以血管紧张素Ⅰ转化酶(ACE),羟甲基戊二酰基辅酶A(HMGR),人热休克蛋白90激酶(HSPg0),过氧化物酶体增生物激活受体γ(PPAR-γ),凝血酶(thrombin),血管内皮生长因子受体激酶Ⅱ(VEGFR2),雄激素受体(AR)及环氧合酶2(COX-2)共8个冠心病相关靶点为研究对象,采用AutoDock Vina分子对接程序探索以上化学成分和靶点的相互作用.结果:复方丹参方中丹参隐螺内酯作用于6个靶点,16个化合物能作用于2个以上的靶点,另外还有5个化合物能作用于1个靶点.结论:复方丹参方中丹参为君药,三七和冰片分别作为臣药和佐使药,对该复方的作用机制有了更好的理解.
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基于分子对接技术探讨葛根改善胰岛素抵抗的物质基础
目的:基于分子对接技术预测葛根改善胰岛素抵抗的可能有效成分.方法:选取与胰岛素抵抗有关的19个关键靶点,采用类药性分析和分子对接技术对葛根所含63个化合物进行模拟筛选,并通过Cytoscape 3.2.1软件建立成分-靶点网络模型进行网络分析.结果:从葛根中筛选出19个打分高于靶点原配体并且具有类药性的成分,提示这些分子可能是葛根改善胰岛素抵抗的主要活性成分,初步揭示了葛根改善胰岛素抵抗的物质基础.结论:本法有助于寻找葛根中改善胰岛素抵抗的活性成分.
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利用网络药理学方法考察金振口服液抗呼吸道感染的作用机制
目的:应用网络药理学方法研究金振口服液抗呼吸道感染的作用机制.方法:从数据库下载金振口服液所含小分子化合物的结构,计算分子描述符并分析这些化合物的化学空间分布;采用分子对接的方法考察金振口服液所含成分与呼吸道感染相关靶蛋白的相互作用,构建“药-靶网络”,预测金振口服液抗呼吸道感染的活性成分及作用靶点.结果:金振口服液中含有的651种化合物均具有较好的类药性;网络分析结果表明金振口服液中的120个成分可与呼吸道感染的23个靶点有较强的相互作用,进一步的分析阐明了金振口服液治疗呼吸道感染的11个重要活性成分及18个潜在作用靶点.结论:金振口服液可能是通过抑制呼吸道病毒(流感病毒、鼻病毒)感染的吸附、复制、脱壳等环节,干扰炎症相关信号通路及调节炎症介质分泌等来发挥对呼吸道感染的治疗作用的.
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基于“蛋白质相互作用网络-分子对接技术-体外实验”三维模式分析青黛对慢性粒细胞白血病的作用机制
目的:在慢性粒细胞白血病(CML)蛋白质相互作用网络构建与分子对接技术指导体外实验模式构建下,探讨青黛干预CML K562细胞的有效分子学机制.方法:使用在线人类孟德尔遗传数据库(OMIM)筛选CML相关基因,String 10.0用于进一步文本挖掘并构建CML可视化蛋白质相互作用网络,将互作数据读入Cytoscape 3.4.0,通过插件CentiScaPe 2.1实现网络拓扑分析;青黛活性小分子物质从第三方数据库获取,Chemoffice 8.0与Sybyl 8.1对其再构建、优化,得到青黛小分子配体结构库,通过Surflex-Dock模块与受体靶点进行分子对接,打分后得到关键靶标.随后针对其进行实验验证,通过噻唑蓝(MTT)比色法检测空白组(无药血清)与试验组(10％,20％和30％含药血清)在24,48,72 h时对K562细胞的增殖抑制率,利用蛋白免疫印迹法(Western blot)检测两面神激酶(JAK)2蛋白的表达情况.结果:构建了由425个节点(蛋白质)和2 799条边(相互作用)组成的蛋白质相互作用网络,分析得出关键靶标JAK2.研究表明青黛能抑制K562细胞的增殖并能降低JAK2蛋白的表达.结论:CML是一个受多基因调控的复杂疾病,JAK2很可能是其关键节点,而青黛的有效成分靛玉红可通过降低JAK2的表达来干预K562细胞增殖.
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基于网络药理学与分子对接法预测银杏叶提取物的抗炎机制
目的:基于分子对接及网络药理学方法研究银杏叶提取物(EGB)抗炎的潜在作用机制.方法:收集文献报道中的抗炎活性靶点,构建EGB的化合物分子数据集.EGB成分的口服利用度及类药性性质通过Canvas 2.3软件进行预测,运用Glide 6.6软件进行分子对接实验,虚拟筛选出EGB抗炎活性成分.以EGB的193种活性成分和34种抗炎靶点蛋白为网络节点构建网络,并基于ClueGO插件对34种抗炎靶点的分子生物学功能和代谢通路进行分析.结果:研究显示筛选的EGB活性分子具有较好的口服吸收利用度和类药性特征.34种抗炎靶蛋白参与了56种代谢信号通路,其中与炎症为密切为五类分子生物学功能和5条代谢通路.结论:综合网络分析结果显示EGB抗炎活性呈现多分子、多靶点和多通路特点,可为阐述EGB的抗炎作用机制研究提供科学依据.
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益气活血方分子作用于心肌缺血疾病靶点的网络药理学研究
目的:对益气活血方黄芪、当归、人参、三七、川芎5味中药进行网络药理学的研究,探索其治疗心肌缺血的活性成分,进一步阐明其药效物质基础,为该方药后期推广提供研究支持.方法:采用分子对接和网络分析方法快速筛选益气活血方中治疗心肌缺血的活性成分,研究益气活血方所含分子治疗心肌缺血的网络药理学性质.结果:若将网络度设为大于8时,20个化合物与20个心肌缺血靶标之间的介数和网络度较高,分析显示益气活血方主要通过此20个有效成分协同作用来发挥治疗效果.结论:网络药理学的研究方法有助于分析益气活血方中可能的活性分子,并通过作用于相关靶点治疗心肌缺血疾病.
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川芎活血化瘀和行气止痛作用的计算机模拟研究
目的:从分子层面研究川芎活血化瘀与行气止痛的作用特征,为其临床应用提供实验依据.方法:利用配体聚类和化学空间研究川芎所含化合物的物理化学性质;利用分子对接和生物网络研究川芎活血化瘀与行气止痛的作用特征.结果:川芎中的化合物分为10类,在化学空间具有很好的分散性;所建的网络模型中,活血化瘀与行气止痛作用网络的特征分布存在部分的相似之处,其网络中每个化合物的平均靶点数分别为2.67和2.22,而且,网络中化合物的总数为30,反映川芎的多成分-多靶点作用.结论:计算机模拟直观显示了川芎活血化瘀与行气止痛的作用特征异同点,从分子层面揭示川芎的多靶点作用,为其具有不同功效提供解释.
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基于蛋白质相互作用网络与有效成分分子对接探索大黄(庶虫)虫丸治疗CML的机制
目的:本研究通过建立慢性粒细胞白血病(CML)遗传相关基因的蛋白质相互作用网络及体外细胞实验验证两部分,探索经典方剂大黄(庶虫)虫丸治疗慢性粒细胞白血病的内在机制及生物学行为.方法:筛选在线人类孟德尔遗传数据库中的CML遗传相关基因,应用Cytoscape 3.0软件和插件Agilent Literature Search 2.8,进行文本挖掘并建立CML的蛋白质相互作用网络;应用插件Clusterviz,发现网络中的可能包含的分子复合物;基于DAVID,富集分子复合物的生物学通路.针对关键通路JA K2-STAT5,采用MTT法、流式细胞术、Western Blot法进行体外细胞实验,观察大黄(庶虫)虫丸对K562细胞增殖及JAK2、STAT5表达的影响.结果:CML是一个受多种信号通路、多种基因构成的网络体系协同调控的复杂过程,并非简单地由某个基因或某条信号通路控制;而在该信号网络中,JAK2-STAT5很可能是“关键调控点”,大黄(庶虫)虫丸能够抑制K562细胞的增殖,其内在作用机制可能与其影响JAK2-STAT5的表达有关.结论:CML蛋白质基因网络复杂,其中JAK2-STAT5很可能是关键节点,而大黄(庶虫)虫丸对K562细胞增殖的抑制作用机制之一是降低JAK2-STAT5通路的表达.
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基于分子对接技术的辛热药药性表达研究
目的:基于分子对接技术,探讨辛热药药性表达与钙通道相关蛋白的关系.方法:辛热药附子、仙茅、肉桂药效成分与钙通道相关蛋白进行分子对接,通过比较、分析初步筛选出拟合适配度均较高蛋白作为潜在靶蛋白;并与苦寒药黄柏药效成分分子对接结果进行比较,从而确定相关潜在靶蛋白,后借助生物学实验进行验证.结果:通过比较、分析,筛选出毒蕈碱型乙酰胆碱受体和钙调蛋白可能为辛热药药性表达的潜在靶蛋白,并通过Western Blot实验显示,辛热药附子、仙茅、肉桂给药组均能够纠正阳虚状态下大鼠肝中的钙调蛋白表达,而苦寒药黄柏对其作用不明显.结论:钙调蛋白与辛热药药性表达密切相关.
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基于生物信息学的寡肽类PTP1B抑制剂研究
目的:快速有效地筛选寡肽类PTP1B抑制剂.方法:使用计算机辅助药物设计方法包括基于片段建立虚拟寡肽库及基于优法的虚拟筛选.结果:得到3个六肽化合物,分别是trp-asp-glu-glu-asp-ser、asp-asp-glu-glu-asp-asp和glu-asp-glu-glu-asp-glu,对这3个化合物进行了体外抑制活性实验,其IC50分别为3.301、2.294、2.239mmol/L.结论:本实验结果提供了治疗2型糖尿病的有效先导化合物,为之后研究蛋白质类成分治疗2型糖尿病的作用机制提供研究基础.
