化合物52在制备DNA错配修复产品中的应用

摘要

本发明公开了一种化合物52在制备DNA错配修复产品中的应用；本发明上述化合物52能够与DNA错位修复蛋白相互作用，且化合物52与1E3M之间的结合作用模式稳定可靠，进而化合物52能够作为DNA错配修复先导化合物，可以实现DNA错配修复。

说明书

技术领域

本发明涉及DNA错配修复技术领域，具体涉及一种化合物52在制备DNA错配修复产品中的应用。

背景技术

DNA损伤是紫外线对人体造成损害的常见因素之一。当细胞受到过量紫外线照射会使DNA的碱基互补发生错误，形成碱基错配，严重者会导致皮肤癌等疾病。

DNA错配修复蛋白由内源性化合物激活，可识别DNA聚合酶发生错误引起碱基错配的单链DNA，也可识别DNA损伤药物诱导的核苷酸突变以及识别无效重复序列，并修复这种复制错误，具有增强DNA复制保真度，保证基因复制稳定性、完整性，降低基因自发突变率的功能；因此，亟需一种用于具有类似内源性DNA错配修复酶激动作用的先导化合物。

发明内容

本发明的目的在于提供一种化合物52在制备DNA错配修复产品中的应用，该化合物52能够作为DNA错配修复先导化合物，可以实现DNA错配修复。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明第一方面提供一种化合物52在制备DNA错配修复产品中的应用，所述化合物52结构式如下：

优选地，所述产品为药物或化妆品。

优选地，所述药物剂型为针剂或注射剂。

本发明第二方面提供一种含上述化合物52的组合物在制备DNA错配修复产品中的应用。

优选地，所述产品为药物或化妆品。

优选地，所述药物剂型为针剂或注射剂。

本发明第三方面提供一种用于DNA错配修复的产品，所述产品包括所述化合物52或所述组合物。

优选地，所述产品为药物或化妆品。

优选地，所述药物还包括药学上可接受的辅料。

优选地，所述药物剂型为针剂或注射剂。

与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：

本发明上述化合物52能够与DNA错位修复蛋白相互作用，且化合物52与1E3M之间的结合作用模式稳定可靠，进而化合物52能够作为DNA错配修复先导化合物，可以实现DNA错配修复。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为化合物A与DNA错配修复蛋白相互作用三维结构；

图2为化合物A与DNA错配修复蛋白相互作用二维结构；

图3为化合物52与DNA错配修复蛋白相互作用三维结构；

图4为化合物52与DNA错配修复蛋白相互作用二维结构；

图5为化合物52与DNA错配修复蛋白结合态的分子动力学温度能量图；

图6为化合物52与DNA错配修复蛋白结合结构域中各氨基酸残基均方根涨落(RMSF)图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

本发明实施例提供一种化合物52在制备DNA错配修复产品中的应用，化合物52结构式如下：

本发明上述化合物52能够与DNA错位修复蛋白相互作用，且化合物52与1E3M之间的结合作用模式稳定可靠，进而化合物52能够作为DNA错配修复先导化合物，可以实现DNA错配修复。

本发明实施例还提供一种含上述化合物52的组合物在制备DNA错配修复产品中的应用。

在本发明中，对DNA错配修复产品不作严格限制，例如，可以为用于DNA错配修复的药物，也可以为用于DNA错配修复的化妆品。

进一步地，药物剂型可以根据实际需要进行选择，只要能够适合于临床使用即可，优选地，药物剂型为针剂或注射剂。

本发明实施例还提供一种用于DNA错配修复的产品，该产品包括上述化合物52或上述组合物。

上述产品中含有化合物52，进而使得产品具有DNA错配修复的功效，能够实现DNA错配导致基因损伤的恢复。

进一步地，产品为药物或化妆品；更进一步地，优选地，药物还包括药学上可接受的辅料；药物剂型为针剂或注射剂。

以下通过化合物52的筛选过程对本发明的技术方案作进一步详细说明。

本发明化合物52的筛选过程如下：

1.材料与方法

1.1数据来源与实验环境

数据来源：被Nature杂志收录的Meindert H.Lamers的文章研究表明：二聚体MutS蛋白能够识别DNA错配并引发一系列反应，修复新合成的链。文中介绍了DNA错配的大肠杆菌之中MutS二聚体蛋白与DNA双螺旋在

式1所示，该复合物晶体结构在RCSB PDB蛋白质数据库中编号为：1E3M；

实验环境：所用计算平台为联想P920塔式工作站，处理器型号为双路英特尔至强5218CPU，图形显卡型号为英伟达P5000，内存128G；操作系统为Windows10(版本号2004)，软件版本为Discovery Studio 3.5。

1.2药效团模型构建

基于配体-受体相互作用的药效团模型具有良好的筛选精度和筛选成药性，解析1E3M中DNA错配修复酶与内源性化合物A之间的相互作用，依据两者之间的关键相互作用构建基于配体-受体的药效团模型，用于后续的先导化合物筛选。

1.3虚拟筛选

ZINC15数据库是加利福尼亚大学旧金山分校药物化学系课题组设计并持续维护更新的全球化合物数据库，各大制药公司、生物技术公司和研究型大学人员常用该数据库进行虚拟筛选。选用该数据库中可购买的全部化合物进行数据库构建，使用DiscoveryStudio3.5软件中的build 3D database工具进行数据库构建，根据类药五原则将化合物进行精简，数据库共计包含10342180个符合类药原则的化合物，运用构建的药效团模型进行虚拟筛选。

1.4分子对接

分别使用Discovery Studio3.5软件中的Libdock、Ligandfit、CDOCKER三种对接方法分别将1E3M晶体复合物结构中内源性小分子与受体蛋白质之间进行对接，以验证对接方法的适用性，对虚拟筛选得到的潜在先导化合物进行分子对接，筛选对接结果最优的化合物。

1.5分子动力学模拟

分子动力学模拟方法是一种有效的微尺度技术，它是以分子为基本研究对象，以经典力学、量子力学、统计力学为基础，利用计算机数值求解分子体系运动方程的方法，模拟研究分子体系的结构与性质。该方法能够有效地反映配体药物分子与受体靶点蛋白之间的真实关系。以对接最优构象为起始状态，使用Discovery Studio3.5软件中的solvation算法，将对接结果最优的化合物与受体蛋白之间的结合作用模式作为初始条件进行溶剂化，参数设定选用系统默认值。使用Standard Dynamics Cascade算法进行分子动力学模拟，该算法原理为模拟褪火过程，以基准温度为体系平均温度，模拟升温-平衡-降温的过程，运算参数基准温度设定为300K，平衡过程参数选用恒温恒压过程，采样时间间隔2fs，分子动力学过程持续时间500ns，检查化合物与受体蛋白之间关键作用模式的可靠性，模拟在体内溶液环境下的配体-受体动态变化过程。

2.结果与分析

2.1DNA错配修复蛋白与内源性化合物相互作用模式和药效团模型

为了寻找具有潜在修复DNA错配功能的药物分子，对1E3M晶体结构进行了解析：其中包含的内源性化合物A与蛋白质之间形成了多组较强的相互作用，其三维、二维结构如图1、图2所示；

由图1～2可知，化合物A远端的磷酸基团与620号赖氨酸形成了两组氢键相互作用，距离为

根据晶体复合物结构中内源性配体分子与受体蛋白质之间的相互作用模式，构建药效团模型，所构建的药效团模型包含4组氢键受体、1组氢键供体、1组π-π共轭，共计6个药效团模型。

2.2初步虚拟筛选结果

使用search 3D database工具，对ZINC15数据库中的化合物运用药效团模型进行虚拟筛选。共得到53个符合药效团模型的化合物。各化合物结构如表1所示：

表1.符合药效团模型的化合物结构

2.3分子对接方法评估与对接结果

三种对接方法验证内源性化合物与受体蛋白之间的作用模式表明，CDOCKER的对接方法能够重现复合物晶体结构之中的相互作用模式。故选用CDOCKER的对接方法将药效团筛选得到的53个粗筛化合物分别与1E3M受体蛋白进行对接。将53个配体分子补全氢原子，并进行分子构象的能量优化。将1E3M蛋白质复合物晶体结构之中原有的内源性小分子剔除，补全蛋白质中的氨基酸残基，清除晶体结构中的水分子，使用Discovery Studio3.5软件中的CHARMm力场作为对接力场。对接参数设定：受体蛋白为1E3M，对接区域为复合物晶体结构中原有化合物所在区域中心

分子对接结果显示：在全部对接结果之中打分函数最高的前10个构象之中有7个均为52号化合物，其中得分最高的构象如图3、图4所示。

由图3、图4可知，化合物52分子的一侧羧基、磺酸基分别与597号异亮氨酸、599号天冬酰胺、626号谷氨酰胺形成了三组氢键，距离分别为

2.4分子动力学模拟结果

分子动力学模拟实验过程耗时约300小时，1E3M蛋白与化合物52的结合态的分子动力学模拟过程中温度、体系能量波动如图5所示；

由图5可知，1E3M蛋白与化合物52的结合态整体能量在500ns的全过程在-793261kcal至-796764kcal之间波动，体系温度在298.546K至301.846K之间波动。

在包含799个氨基酸残基的复合物结合模式中体系能量整体波动较小，证明分子动力学模拟所选用的初始状态为相对稳定态。受体蛋白的各个氨基酸残基均方根涨落(RMSF)值如图6所示。

由图6可知，受体蛋白与化合物52结合结构域中氨基酸残基的RMSF值较小，关键作用部位的结合作用稳定，显示52号化合物与1E3M之间的结合作用模式稳定可靠。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。