分子模拟研究AChE与酮类曼尼希碱衍生物抑制剂相互作用的结合机理

主要通过分子对接(autodock)、分子动力学(MD)模拟和结合自由能(MM/PBSA)计算等方法研究了3种酮类曼尼希碱衍生物抑制剂(下文它们被标记为M1、M2和M3)与AChE的结合模式和相互作用机理.分析表明,结合自由能的计算结果与实验测得的IC_(50)值结果相对应,而范德华相互作用是这3种抑制剂与AChE结合的主要驱动力.其中,M2和M3与AChE的结合模式相似,但与M1相比有些不同,这点在抑制剂与周围残基之间的能量分析上也有所体现.残基W84和E82则是区分抑制剂M1、M2和M3生物活性高低的关键性残基.     

分子模拟研究1,3,4-噻二唑类衍生物对AChE/BChE的生物活性和选择性机理

乙酰胆碱酯酶(ACh E)和丁酰胆碱酯酶(BCh E)均属于胆碱酯酶类(Ch Es),具有不同的催化特性及抑制模式,是具有高度同源性的两种蛋白质,在神经系统中发挥着重要的作用.揭示胆碱酯酶抑制剂的选择性机理是开发新型的阿尔茨海默症药物的重要课题.我们研究了3种1,3,4-噻二唑抑制剂对ACh E/BCh E的生物活性和选择性机理.采用MM-PBSA方法对3种抑制剂与ACh E/BCh E之间的相互作用能进行了计算.研究结果表明,3种抑制剂对ACh E均表现出较高的活性,说明这3种抑制剂能够选择性抑制ACh E,所得计算结合自由能排序与抑制剂的实验抑制常数吻合较好.     

分子模拟研究多奈哌齐及其衍生物对AChE/BChE的抑制活性和选择性

乙酰胆碱酯酶(AChE)和丁酰胆碱酯酶(BChE)是具有高度同源的蛋白质,其在胆碱能神经系统中发挥着重要的作用.在本文中,我们选取了已投入临床使用的药物多奈哌齐及其吡啶衍生物对AChE/BChE的抑制活性和选择性进行了研究.我们采用MM-PBSA方法对两种抑制剂与AChE/BChE间的相互作用能进行了计算,结果表明范德华相互作用在总的结合能中贡献最大,且多奈哌齐的吡啶衍生物表现出比多奈哌齐更高的抑制活性以及选择性,所得计算结果与实验上抑制剂的抑制常数有较好的吻合.     

基于蛋白质专一性力场和分子动力学模拟研究细胞周期依赖性蛋白激酶5与Roscovitine衍生物的作用机制

本文通过分子对接,将极化的蛋白质专一性电荷(PPC)替换AMBERFF03电荷,利用分子动力学模拟(MD)和结合自由能计算等方法研究3种Roscovitine衍生物抑制剂与细胞周期依赖性蛋白激酶5(CDK5)的相互作用,分析药物与其周围残基之间的氢键作用以及蛋白质极化对静电作用和范德华作用等的影响。模拟结果表明:3种抑制剂与CDK5的结合模式很相似,范德华力对亲和能有较大贡献。但残基分解分析表明Glu81、Cys83和Lys89与抑制剂形成静电相互作用能显著区分3种不同Roscovitine衍生物类抑制剂的生物活性。     

CDK5与喹啉酮类抑制剂相互作用的分子模拟研究

本文采用分子对接、分子动力学模拟(MD)和结合自由能计算等方法研究了3种喹啉酮类抑制剂与CDK5的相互作用,并且分析和讨论了药物与其周围残基之间的氢键和疏水作用.模拟结果还表明M1和M2与CDK5的结合模式很相似,但残基分解分析表明残基Ile10对于区分M1和M2之间不同的生物活性起到关键的作用.然而,M3的结合模式与M1或M2相比却有一些不同,其中它与残基Asn144之间的静电作用在结合过程中起到了关键的作用.本文的工作对于以后设计新型的有较高选择性的CDK5抑制剂具有一定的指导意义.     

他克林及其类似物抑制乙酰胆硷酯酶机理的理论研究

用MNDO半经验法 ,计算了乙酰胆碱酯酶 (AChE)抑制剂他克林及其类似物的优化构型、前线轨道、电荷分布 .并以这些量子化学参数讨论了它们抑制AChE的机制 .认为他克林嵌入AChE的苏丙氨酸 (F -3 3 0 )和色氨酸 (W -84 )之间 ,而形成一个“三明治”式夹心结构 .同时他克林喹啉环上的氮和组氨酸 -4 40的羰基形成氢键 ,使AChE活性中心的构象改变而使其活性降低或失活 .     

立体效应对烷氧基异恶唑类sigma-1受体抑制剂与sigma-1受体相互作用的影响

Sigma-1受体(Sigma-1 receptor,σ1R)主要参与调节细胞应激反应和细胞稳态,并与许多神经退行性疾病及肿瘤的发生发展密切相关。烷氧基异恶唑类化合物是一种新型的σ1R受体抑制剂,对σ1R具有较好的抑制活性,最优化合物与σ1R之间的结合常数小于1 nm。为了探究立体效应对这一类抑制剂与σ1R相互作用的影响,应用分子对接、分子动力学模拟和结合自由能计算;对比研究了3个σ1R抑制剂(20、37和54)与σ1R之间的相互作用方式和结合强度。研究表明,具有较大头端疏水区和质子供体N原子区的化合物54与σ1R之间的结合强度最大,这与实验测得的结合常数一致。此外,还计算了σ1R抑制剂与σ1R之间相互作用的能量分项。结果表明,范德华相互作用对该类抑制剂与σ1R之间的相互作用起主导作用;而静电相互作用的影响较小。基于氨基酸残基的结合自由能分解及对抑制剂与σ1R结合构象的分析表明,提高头端疏水区和质子供体N原子区的立体体积,有利于提高该类抑制剂与σ1R之间的结合活性。     

三氢-咪唑并[4,5-c]喹啉-4(5H)-酮衍生物与二肽基肽酶-4结合机理的理论研究

通过分子对接、分子动力学(MD)模拟和结合自由能分析的方法研究了三氢-咪唑并[4,5-c]喹啉-4(5H)-酮衍生物药物与二肽基肽酶之间的成键机制,分析和讨论了抑制剂和相邻残基之间的氢键和疏水相互作用.用MM-PBSA方法计算得到的4个抑制剂的结合自由能与实验上测得的结果是一致的.抑制剂与DPP-4的关键残基间的范德华相互作用对于体系的结合能有较大的贡献,并且是区分不同抑制剂生物活性的标志之一.     

立体异构和羧基甲酯化对PDZ结构域抑制剂与nNOS PDZ相互作用的影响

ZLc-002及其类似物是一系列PDZ结构域抑制剂,它们能够不同程度地阻断nNOS与CAPON之间的偶联,从而表现了不同的抗焦虑活性(PDZ指最早发现含有此结构域的三个蛋白质的首字母缩写,分别是:post synaptic density protein-95,PSD-95;drosophila disc large tumor suppressor gene,DLG;zonula occludens-1 protein,ZO-1。即:突触后密度蛋白95,果蝇光盘大肿瘤抑制剂,和闭锁小带蛋白1。nNOS:neuronal nitric oxide synthase,即神经元型一氧化氮合酶。CAPON:carboxy-terminal PDZ ligand,即神经型一氧化氮合酶羧基末端PDZ结合配体)。为了探究立体异构和羧基甲酯化对PDZ结构域抑制剂与nNOS PDZ之间相互作用的影响,分别应用分子对接、分子动力学模拟,以及传统的和可极化的分子力场,对比研究了3个PDZ结构域抑制剂与nNOS PDZ之间的相互作用方式和强度。研究发现,羧基甲酯化的R型构象的PDZ结构域抑制剂与nNOS PDZ结构域相互作用最强,这与实验上测得的CAPON-nNOS解偶联率相一致。还计算和分析了抑制剂与nNOS PDZ相互作用能的不同分项,结果表明:立体异构和羧基酯化对PDZ结构域抑制剂与nNOS PDZ间的氢键相互作用具有重要影响,而对二者之间的范德华相互作用影响较小。     

NaTaO3电子结构的第一性原理研究

在广义梯度近似 (GGA)下 ,利用全电势线性缀加平面波法 (FLAPW)计算了钽酸钠 (NaTaO3)的电子结构 .为了进一步理解原子间的相互作用 ;计算了NaTaO3的态密度、能带结构、电子密度 .通过对态密度的分析 ,发现在钽原子 3d电子和氧原子 2p电子之间存在强烈的轨道杂化 .对电子密度和能带的分析也得出同样的结论 .NaTaO3晶体中有两种电子相互作用 ,一种是钽原子和氧原子之间存在的共价相互作用 ,另一种是钠 (Na)和氧化钽 (TaO3)基团之间的离子相互作用     

卟啉衍生物TMPyP4与单链DNA的结合机理研究

通过圆二色谱、稳态吸收光谱、稳态荧光光谱和皮秒时间分辩荧光光谱研究了meso-四(4-(N-甲基吡啶基))卟啉(TMPyP4)与端粒DNA5′-TTAGGG-3′(S6)的结合机理.稳态光谱实验结果表明,在没有金属离子的Tris-HCl缓冲溶液中,S6DNA以单链的形式存在,TMPyP4与单链DNA的结合常数为1.51×106(mol/L)-1,饱和结合数为1.2.通过时间分辨荧光光谱对二者相互作用的机理进行了进一步研究,推测了TMPyP4与单链S6DNA之间的结合模式.     

酰胺类动力学抑制剂在水合物体系中形成氢键从头计算

对含有动力学抑制剂的水合物体系中的氢键,应用量量子化学MP2从头计算方法在6-31G（d）的基组水平上进行几何优化,计算了水分子之间和抑制剂与水分子之间形成的氢键键长、电子密度和相互作用能,从量子化学角度探讨了水合物动力学抑制剂的作用机理．计算结果表明动力学抑制剂与水分子形成的氢键明显强于水分子之间形成的氢键,抑制剂通过与水分子形成氢键阻止了水合物进一步生成．     

5-甲基-4-乙氧羰基-3-腈基-2-对氯苯甲胺基呋喃的合成及其与牛血清白蛋白的相互作用

合成了一种新型的5-甲基-4-乙氧羰基-3-腈基-2-对氯苯甲胺基呋喃有机化合物,通过核磁共振、红外光谱及质谱等对其结构进行了表征;应用荧光光谱及紫外可见光谱法研究了该化合物(CAF)与牛血清白蛋白(BSA)之间在不同温度下的相互作用.实验表明,CAF能强烈猝灭BSA的内源荧光,猝灭机理为动态猝灭.在此基础上计算了二者相互作用的结合常数、结合位点数及热力学参数等,结果表明,CAF与BSA分子以摩尔比1∶1结合,其结合反应主要是熵驱动,主要作用力是疏水力.     

2-叔丁氨基噻吩并[2，3-d]嘧啶-4(3H)-酮的合成及其与牛血清白蛋白的相互作用

合成了一种新型的具有良好生物活性的噻吩并嘧啶酮有机化合物2-叔丁氨基噻吩并[2,3-d]嘧啶-4(3H)酮(SDA),通过核磁共振、红外光谱及元素分析等对其结构进行了表征;应用荧光光谱及紫外可见光谱法研究了该化合物(SDA)与牛血清白蛋白(BSA)之间在不同温度下的相互作用.实验表明,SDA能强烈猝灭BSA的内源荧光,猝灭机理为动态猝灭.在此基础上计算了二者相互作用的结合常数、结合位点数及热力学参数等.结果表明,SDA与BSA分子以物质量的比1:1结合,其结合反应主要是熵驱动,主要作用力是疏水力.同时,应用同步荧光考察了SDA对BSA构象的影响.     

光谱法研究一种含咪唑啉酮类衍生物与牛血清白蛋白的相互作用

应用荧光光谱及紫外可见光谱的方法研究了2-氨基-5-苯亚甲基-4H-咪唑啉-4-酮衍生物(BPH5)与牛血清白蛋白(BSA)的相互作用.实验发现BPH5能强烈猝灭牛血清白蛋白的荧光强度,其荧光猝灭机理为动态猝灭.在此基础上计算了二者相互作用的结合常数、结合位点数及△H,△G,△S等热力学参数等.结果表明BPH5与BSA以1∶1结合,其反应主要是熵驱动的,相互作用力主要为疏水作用力.根据F(o)rster无辐射能量转移理论计算了给体(BSA)与受体(BPH5)之间的结合距离.     

分子对接技术筛选沉香中抗新型冠状病毒活性成分

从沉香中筛选潜在的抗新型冠状病毒活性成分,指导以沉香小分子作为SARS-CoV-2潜在阻断剂和抑制剂药物的研发.根据沉香已知的化学成分,采用分子对接的方法,以血管紧张素转化酶-2(ACE2)、SARS-CoV-2的3CL水解酶(3CLpro)为靶标,通过结合打分值以及与靶蛋白受体的相互作用模式,获得沉香中具有潜在抗SA...     

HIV-1蛋白酶与抑制剂BEB的结合自由能计算

HIV-1蛋白酶(PR)是治疗艾滋病的重要靶标酶之一.笔者采用分子动力学模拟,运用MM-PBSA方法计算了PR与抑制剂BEB复合物的绝对结合自由能;运用能量分解的方法考察了PR的主要残基与BEB间的相互作用与识别,结果表明:残基GLY27、 ALA28/ALA28'、 GLY49、 ILE50/ ILE50'和ILE84/ ILE84'为PR与BEB的结合自由能提供了主要贡献.抑制剂BEB骨架上的OH基和NH基与残基ASP25/ASP25'、ASP29和GLY27之间的氢键相互作用有利于复合物的稳定.计算结果与实验值吻合较好.     

磷酸二酯酶4B专一性抑制剂设计中的构象分析（英文）

为研究磷酸二酯酶4(PDE4)抑制剂Y3、Y8及A33的结构与活性之间的关系,寻找Y3和Y8抑制活性偏低的原因.采用分子对接、构象搜索、量子力学计算、分子动力学以及分子力学-广义波恩及表面积连续介质模型进行了计算.结果表明：Y3、Y8及A33与PDE4亚型PDE4B和PDE4D的结合模式类似,亲和能相近.但Y3与Y8与PDE4B/PDE4D的结合构象以及A33与PDE4D的结合构象均为高能构象,而A33与PDE4B的结合构象为低能构象.故结合构象内能过高是这些配体抑制活性降低的主要原因,构象分析对药物分子设计至关重要.     

4,5-二甲基-3-腈基-2-呋喃胺水杨醛Schiff碱的合成及其与牛血清白蛋白的相互作用

合成了一种新型具有良好生物活性的4,5-二甲基-3-腈基-2-呋喃胺水杨醛Schiff碱(FSS),通过核磁共振、红外光谱及质谱等对其结构进行了表征;应用荧光光谱及紫外可见光谱法研究了该化合物(FSS)与牛血清白蛋白(BSA)之间在不同温度下的相互作用.实验表明,FSS能强烈猝灭BSA的内源荧光,猝灭机理为动态猝灭.在此基础上计算了二者相互作用的结合常数、结合位点数及热力学参数等.结果表明,FSS与BSA分子以物质的量比1∶1结合,其结合反应主要是熵驱动,主要作用力是疏水力.同时,应用同步荧光考察了FSS对BSA构象的影响。     

一种新型Schiff碱的合成及其与牛血清白蛋白的相互作用

合成了1种新型具有良好生物活性的4,5-二甲基-3-腈基-2-呋喃胺对苯二甲醛Schiff碱(FTS).并通过红外和氢核磁共振谱对FTS的结构进行表征.应用荧光光谱法、紫外光谱法研究了该化合物与牛血清白蛋白(BSA)之间在不同温度下的相互作用.实验表明,FTS能强烈猝灭BSA的内源荧光,猝灭机理为静态猝灭.在此基础上计算了二者相互作用的结合常数、结合位点数及热力学参数等,结果表明,FTS与BSA分子以摩尔比1∶1结合,其结合反应主要是熵驱动,主要作用力是疏水力.同时,应用同步荧光考察了FTS对BSA构象的影响.