芳香化酶与细胞色素P450还原酶的相互作用及小分子抑制剂的虚拟筛选

摘要

乳腺癌是危害女性健康的重大疾病，随着医学技术的不断进步和对乳腺癌治疗研究的不断深入，这一疾病的治疗方法已经逐渐为人们所掌握。芳香化酶(Aromatase，CYP19)是激素依赖型乳腺癌治疗的一个重要靶点，它是雌激素生成过程中最后一个步骤的限速酶，抑制其活性可以显著降低人体内雌激素水平从而达到对雌激素型乳腺癌的治疗作用。因此，在众多的治疗手段中，芳香化酶抑制剂(Aromatase Inhibitors，AIs)成为一大研发热点，与此同时，关于芳香化酶及其作用机制的研究也越来越引起人们重视。
　　本研究通过基于模板的蛋白质叠合方法构建了人类芳香化酶和开口形式的突变体NADPH-细胞色素P450还原酶(mutant NADPH-Cytochrome P450 Reductase，mCPR)的复合结构。利用NAMD程序进行了所得复合物的分子动力学模拟计算得到稳定的CYP19-mCPR复合物结构。分子动力学计算结果表明mCPR以开口形式从背面稳定地与CYP19结合，存在于结合面的氢键和四个盐桥加强了两个蛋白质之间的相互作用。本研究通过HARLEM软件计算得出电子从mCPR转移到CYP19的最理想的途径。从FMNH2到血红素的有溶剂参与和无溶剂参与的电子转移速率常数分别为1.04×106 s-1和4.86×105 s-1，这表明水作为溶剂可以促进从FMNH2到血红素的电子转移。除此之外，还通过构建药效团模型对ZINC数据库进行了小分子抑制剂的虚拟筛选，共筛选了556个数据库文件约1200万个化合物，共得到了941个可能的抑制剂分子，对筛选结果的小分子进行了聚类分析得到三类特征性分子并分别对其结构进行了比较分析。
　　本研究使用了一种基于模板蛋白质叠合的研究蛋白-蛋白相互作用的新策略，这种研究方法将会对新的针对CPR和CYP19之间电子转移的研究有所帮助;本研究还筛选得到了许多新的可能的抑制剂分子，为高活性芳香化酶抑制剂(AromataseInhibitors，AIs)的发现提供了基础。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 乳腺癌

1．2 乳腺癌的治疗

1．3 芳香化酶

1．3．1 芳香化酶的结构

1．3．2 芳香化酶作用机理

1．4 芳香化酶抑制剂

1．4．1 芳香化酶抑制剂分类

1．4．2 芳香化酶抑制剂研究进展

1．5 本课题研究目的、意义与内容

1．5．1 研究目的

1．5．2 研究意义

1．5．3 研究内容

2 材料与方法

2．1 实验材料

2．2 分子模拟平台

2．2．1 硬件平台

2．2．2 软件平台

2．3 实验方法

2．3．1 CYP19和mCPR复合物模型的构建

2．3．2 分子动力学模拟

2．3．3 电子转移途径和电子转移速率常数的计算

2．3．4 芳香化酶抑制剂的虚拟筛选

3 结果与讨论

3．1 CYP19与mCPR复合物模型的构建

3．1．1 蛋白叠合

3．1．2 复合结构的修正

3．1．3 二轮叠合

3．2 分子动力学模拟

3．3 CYP19与mCPR之间的相互作用

3．4 电子转移途径和电子转移速率常数的计算

3．5 用于虚拟筛选的药效团模型

3．6 药效团模型验证

3．7 基于药效团的虚拟筛选和结果分析

3．7．1 第二类分子比较分析

3．7．2 第五类分子比较分析

3．7．3 第十类分子比较分析

4 结论

5 展望

参考文献

7 攻读硕士学位期间发表论文情况

致谢