人源可溶性环氧化物水解酶与抑制剂相互作用的分子动力学模拟研究

摘要

蛋白质-配体相互作用几乎是生物体或细胞内一切生化过程的基础，在所有生命过程中起着重要的作用。深入地了解蛋白质与生物学相关的配体或小分子抑制剂之间的相互作用，将对分子识别和药物分子的设计产生深刻的影响。
　　 本论文应用分子对接和分子动力学模拟方法，研究了人源可溶性环氧化物水解酶结合酰胺类和脲类抑制剂的相互作用情况。
　　 (1)基于苯并恶唑的酰胺类抑制剂结合人源可溶性环氧化物水解酶的分子对接和分子动力学模拟研究。
　　 可溶性环氧化物水解酶已成为治疗人类多种疾病的新靶点。采用分子对接和分子动力学模拟相结合的方法研究了抑制剂抑制人源可溶性环氧化物水解活性的作用机理。通过分子对接、动力学模拟、结合自由能计算和能量分解等分析方法研究六个基于苯并恶唑的酰胺类抑制剂与sEH的结合特征。基于分子力学-广义波恩/面积区域计算和正则模分析结果表明计算获得的这些抑制剂结合自由能排序与实验测量的生物活性数据IC50值排序相吻合，具有很好的相关性，相关系数为0.88。在所有组成结合自由能的能量项中，范德华相互作用能对结合能的贡献最大;熵对体系结合自由能的贡献也不可忽略。通过对接和结合自由能确定了抑制剂的合理结合模式。自由能分解结果表明在所有残基中Trp334残基对体系的结合贡献最大，这些抑制剂的结合强度与氢键没有直接的关系，结合强度由结合口袋中多个残基共同决定，主要是范德华相互作用的结果。
　　 (2)含哌嗪环的金刚烷1，3-二取代脲类抑制剂结合人源可溶性环氧化物水解酶的分子动力学模拟研究。
　　 采用分子对接、动力学模拟、结合自由能计算和自由能分解分析研究了一系列基于金刚烷基1，3-二取代脲类抑制剂结合sEH蛋白酶的结合模式和抑制机理。根据结合亲和力分析，确定了抑制剂的最佳结合模式。结合自由能计算表明总结合自由能与实验IC50有很好的相关性，相关系数达到0.99。在结合能的各能量项中，范德华作用对结合自由能贡献最大。详细讨论了抑制剂与活性口袋上残基之间的相互作用方式和氢键的形成情况。结合自由能分解，发现在所有模拟体系中残基Asp333和残基Trp334贡献的结合自由能最大。此外，质子化残基Hip523对抑制剂的空间取向起到了决定作用。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 蛋白质与配体相互作用

1．1．1 蛋白-配体结合的化学和热力学基础

1．1．2 实验上测量结合亲和力的方法

1．1．3 蛋白-配体相互作用类型

1．1．4 影响蛋白质-配体结合的其他因素

1．1．5 蛋白-配体相互作用的研究方法

1．2 计算机模拟概述

1．3 环氧化物水解酶的研究背景

1．3．1 sEH在哺乳动物组织中的分布情况

1．3．2 sEH分子生物学

1．3．3 环氧化物水解酶的结构及功能

1．3．4 sEH抑制剂

1．3．5 sEH抑制剂的潜在应用

1．4 本文的研究内容

第二章 理论与计算方法

2．1 分子对接

2．1．1 分子对接原理

2．2 分子力场

2．2．1 波恩-奥本海默近似

2．2．2 力场势函数

2．2．3 力场参数

2．2．4 能量优化方法

2．3 统计力学

2．4 分子动力学模拟

2．4．1 分子动力学的力学的基本假设

2．4．2 运动方程积分

2．4．3 AMBER力场

2．4．4 溶剂模型

2．4．5 周期性边界条件

2．4．6 非键截断值

2．4．7 温度压力调控

第三章 基于苯并恶唑的酰胺类抑制剂结合可溶性环氧化物水解酶的分子动力学模拟研究

3．1 引言

3．2 材料与计算方法

3．2．1 体系的建立

3．2．2 分子对接参数设置

3．2．3 分子动力学模拟的参数设置

3．2．4 MM-GB／SA方法计算结合自由能

3．3 结果和讨论

3．3．1 分子动力学模拟

3．3．2 结合自由能计算

3．3．3 环氧化物水解酶结合抑制剂的结合模式和氢键分析

3．3．4 自由能分解分析

3．4 结论

第四章 含哌嗪环的金刚烷1，3-二取代脲类抑制剂结合可溶性环氧化物水解酶的分子动力学模拟研究

4．1 引言

4．2 材料和方法

4．2．1 配体的准备

4．2．2 受体-配体复合物3D结构的建立

4．2．3 分子动力学模拟方法

4．2．4 MM-GB／SA结合自由能计算

4．2．5 自由能分解

4．2．6 氢键分析

4．3 结果与讨论

4．3．1 可溶性环氧化物水解酶的动力学模拟和相对稳定性

4．3．2 结合自由能计算

4．3．3 抑制剂结合模式以及氢键分析

4．3．4 结合自由能分解

4．4 结论

第五章 总结与展望

5．1 论文总结

5．2 展望

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的科研成果