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抗菌肽Piscidinl及其突变体的动力学研究与TTR抑制剂分子的药物

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目录

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学位论文数据集

摘要

符号说明

第一章 绪论

1.1 计算机辅助药物设计简介

1.2 生物体系与分子动力学

1.3 抗菌肽Pis-1及其突变体研究进展

1.3.1 抗菌肽研究进展

1.3.2 抗菌肽Piscidin1研究进展

1.4 TTR及其抑制剂研究进展

1.5 论文的主要研究内容

第二章 计算理论及方法

2.1 分子动力学模拟

2.1.1 分子动力学简介

2.1.2 分子力场简介

2.1.3 主要计算方法

2.2 定量构效关系

2.2.1 定量构效关系简介

2.2.2 常用的3D-QSAR分析方法

2.3 药效团模型与数据库搜索

2.4 分子对接

2.4.1 分子对接简介

2.4.2 分子对接软件简介

第三章 抗菌肽Pis-1及其突变体的动力学模拟

3.1 本课题的研究意义

3.2 研究涉及的主要软件

3.2.1 AMBER软件包简介

3.2.2 Python语言简介

3.3 动力学模拟方案

3.3.1 “抗茵肽-膜’’模型的建立与模拟

3.3.2 “抗菌肽-水”模型的建立与模拟

3.3.3 模拟结果的分析方法

3.4 MD模拟的结果与讨论

3.4.1 Pis-1及其突变体的结构分析

3.4.2 Piscidin1及其突变体的RMSD分析

3.4.3 自然接触分数分析

3.4.4 模拟过程中二级结构的变化

3.4.5 分子内氢键的分布

3.4.6 与实验结果相比较

3.5 本章小结

第四章 TTR抑制剂的理论研究

4.1 本课题的研究意义

4.2 研究涉及的主要软件

4.2.1 Gaussian软件包简介

4.2.2 SYBYL软件包简介

4.3 ABX系列抑制剂的3D-QSAR研究

4.3.1 3D-QSAR研究方案

4.3.2 结果与讨论

4.4 ABX系列抑制剂分子的药效团模研究

4.4.1 药效团模型研究方案

4.4.2 结果与讨论

4.5 ABX系列抑制剂分子的对接研究

4.5.1 分子对接研究方案

4.5.2 结果与讨论

4.6 抑制剂分子连接区域的研究

4.7 数据库搜索与筛选

4.8 本章小结

第五章 结论

5.1 取得的成果

5.2 研究的创新之处

5.3 今后研究的展望

参考文献

附录

致谢

研究成果及发表的学术论文

作者简介

硕士研究生学位论文答辩委员会决议书

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摘要

Piscidin1(Pis-1)抗菌肽具有广谱抗菌活性,对细菌、真菌和某些病毒都具有很好的效果,但在体内会产生溶血效应,具有一定的细胞毒性。为了增加抗菌肽的活性,同时降低细胞毒性,研究人员在Pis-1的基础上设计出了Pis-1AA(G8A/G13A突变体)和Pis-1PG(G8P突变体)。
   由于抗菌肽的抗菌活性与其稳定性相关,因此本文采用了动力学模拟的方法,进行了18次独立的模拟,研究抗菌肽在膜附近时的稳定性。此外,作为对比,还进行了60次独立的动力学模拟,来研究抗菌肽在水溶剂内的稳定性情况。研究结果表明,抗菌肽在解螺旋时往往从其中部开始。Pis-1的螺旋在Val10-Lys14部位容易解开。Pis-1PG具有柔性的N端,与C端的相互作用较弱。Pis-1AA的结构最为稳定。三者稳定的关系为:Pis-1AA>Pis-1PG>Pis-1。在水溶剂,三者的稳定性远远小于膜环境中的稳定性。Pis-1AA的高稳定性决定了其较高的抗菌活性和溶血活性;Pis-1PG柔性的N端降低了其溶血活性,而相对稳定的螺旋保证了其抗菌活性。
   TTR是人体重要的血浆转运蛋白之一,负责转运甲状腺激素和维生素A。正常情况下,TTR在人体内以四聚体的形式存在。但是在一定条件下,TTR四聚体不能维持其稳定结构,进而形成淀粉状纤维化物,引发各种淀粉化疾病。目前,能够与TTR结合并增加其稳定性的抑制剂小分子被认为是有效的解决途径之一。在本研究中,使用3D-QSAR、Docking、药效团模型、数据库搜索筛选等药物设计方法,对已知的某些抑制剂进行了理论研究。
   对于ABX系列分子,首先进行了3D-QSAR方法进行建模与分析。CoMFA和CoMSIA的结果显示,在X-芳环的间位添加电负性基团和疏水基团、对位添加位阻不大的氢键给体基团有利于提高抑制剂分子的活性。药效团模型的研究结果显示,分子两个苯环之间的连接区域可能存在影响活性的因素。分子对接结果显示,X-芳环对位的羟基能与外部口袋的Lys15/15'或者内部口袋的Ser117/117残基形成氢键,对于结合的稳定性非常重要。苯环间位的取代基则由于其不同空间位阻、电负性和疏水性,能够与结合口袋发生不同的相互作用,进而影响分子在口袋内的构型,造成抑制活性的差异。此外,还对不同系列抑制剂分子的连接区域进行了3D-QSAR研究,结果表明不同的连接区域对于抑制剂自身的性质非常重要。

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