基于β-酮脂酰-ACP-合成酶Ⅰ(FabB)的抑制剂分子作用机制研究及虚拟筛选

摘要

本文首先应用分子动力学模拟实验及MM-PBSA方法分别研究了大肠杆菌FabB单体及硫乳霉素(TLM)衍生物存在时复合物体系的 RMSD、RMSF、蛋白二级结构及相对结合自由能等随模拟时间变化的规律。其次从 ChemDiv库中筛选 FabB抑制剂，借助FAF-Drugs4进行ADME/T预测，采用多种分子对接软件打分，筛选得到50个具有潜在成药性化合物，总结出FabB抑制剂的结构特性。最后基于本课题组前期合成的有抗菌生物活性的三唑类化合物与FabB及其他三个抗菌靶点(FabI、FabH、FtsZ)进行分子对接筛选，寻找其可能的结合靶点，提出其与相应靶点的结合模式，研究三唑类化合物对于不同靶点间的作用规律。 分子动力学研究表明：当无抑制剂时，FabB单体体系稳定性较差，活性位点Loop区残基波动性也较大，二级结构不稳定；当抑制剂TLM存在时，TLM C-2位的羰基氧可以与His298和His333之间形成氢键，占据活性位点，C-5位类异戊二烯侧链可以插入Loop区疏水口袋而进一步固定；在TLM C-3位引入给电子基团，有利于与活性口袋附近的氨基酸作用，加强与蛋白质结合的能力；在TLM C-4位引入长链基团，位阻会影响其与活性位点关键氨基酸形成氢键，但也可以稳定占据蛋白质活性通道；在 TLM C-5位引入含有苯环的侧链时，可以与Loop区中Pro272形成π-π堆叠作用，加强侧链的固定，引入含有羰基等氢键受体，可以与Gly391和Gly394之间形成氢键，进一步固定侧链。 虚拟筛选得到的化合物在结构上有如下特征：抑制剂含有氢键受体，能与FabB催化三联体Cys163-His298-His333中的一个或多个形成氢键作用，将其牢牢固定在催化三联体附近，抑制剂的其余部分可以与活性位点Loop区上的残基形成氢键或π-π堆叠作用，稳定蛋白质结构，占据活性空腔，阻断酶底物的进入，达到抑制效果。 三唑类化合物对于不同靶点间的作用规律为：将三唑类化合物以基本骨架分为四类，其中，第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类化合物对FabB亲和力较好，均具有与TLM类异戊二烯侧链在空间位置上相重合的含苯环侧链，可与 FabB活性位点 Loop区形成疏水作用,与Pro272形成π-π堆叠作用；第Ⅰ、Ⅲ类化合物对于FabI亲和力较好，均具有与TCL邻羟苯基在空间位置相重合的苯环，可以与NAD+的烟酰胺环形成π-π堆叠作用，与关键残基Try156形成氢键或疏水作用；第Ⅰ、Ⅲ类化合物对FtsZ亲和力较好，结合模式与9PC相似，可与Gly205、Val207及 Asn263形成相互作用，与FtsZ活性位点的结构互补。

目录

声明

第一章 文献综述

1.1抗菌药物的发展和现状

1.2脂肪酸的生物合成途径

1.3β-酮脂酰-ACP-合成酶I（FabB）

1.4β-酮脂酰-ACP-合成酶I（FabB）抑制剂

1.5计算机辅助药物设计

1.6小结

第二章 硫乳霉素及其衍生物对FabB作用机制研究

2.1分子作用机制模拟实验

2.2结果分析与讨论

2.3小结

第三章 基于FabB的虚拟筛选

3.1实验内容

3.2结论与讨论

3.3小结

第四章 三唑类化合物对细菌多靶标作用机制研究

4.1实验方法

4.2实验结果与讨论

4.3小结

第五章 结论

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢