反向对接技术

计算机辅助药物设计已经应用到了靶点识别的领域。反向对接技术为新靶点的探寻提供了崭新的途径。本综述将着重探讨这项新技术。

基于反向对接法的独脚金内酯抗炎机制分子模拟

目的:利用反向对接法探索独脚金内酯GR24在NF-KB信号通路抗炎作用的潜在药物作用靶点.方法:通过获取62个NF-κB信号通路的蛋白晶体学结构,构建NF-κB信号通路蛋白靶点结构数据库;使用分子对接软件AutoDock Vina,将GR24与结构数据库中的靶点进行反向分子对接模拟实验;根据对接分数和对接构象相互作用,筛选出潜在的药物靶点.结果:反向筛选得到3个与GR24具有高亲和性的靶蛋白PARP1、CK2和AKT;在对接构象的相互作用的比较中,PARP1优于CK2和AKT;与现有PARP1抑制剂相比,GR24有一定的相似性.结论:独脚金内酯GR24对PARP1、CK2和AKT靶蛋白具有竞争抑制的活性,该研究结果为独脚金内酯抗炎机制的研究提供重要的参考依据.

土岩地层超深基坑结构反向对接施工技术

随着国家建设事业的不断发展,建设区域所处位置的地质条件与周围环境条件越来越复杂,在近年来承建的多项超深基坑工程项目中,施工区域所处环境复杂,所建工程需进行半开挖、半爆破施工。而且位于基坑下半部的岩层内岩溶裂隙发育,岩层内含有大量岩溶裂隙水,对施工的安全及环境影响保护要求极高。以南钢宽厚板工程旋流池基坑为例,针对工程中所遇到的技术难题及今后深基坑专业发展趋势进行了总结。

基于分子反向对接方法的槲皮素抗肿瘤机制研究

目的:确定槲皮素抗肿瘤作用的靶标和分子机制。方法:采用Autodock Vina软件,把槲皮素与91个抗肿瘤的靶蛋白进行对接。利用Ligplot软件对槲皮素与靶蛋白的作用模式进行了分析。结果:槲皮素与多个抗肿瘤靶标具有较好的亲和性,其中与槲皮素结合能在-9.0 kcal·mol-1以下的有8个。结论:槲皮素可以通过抑制基质金属蛋白酶-8、二氢乳氢酸脱氢酶、二氢叶酸还原酶和胸苷酸合成酶以及几种蛋白激酶的活性,发挥抗肿瘤作用。

探索应用反向对接技术研究蛋白激酶抑制剂选择性的可行性

本文探索了应用反向对接技术研究激酶抑制剂选择性的可行性。首先通过收集晶体结构数据或使用同源建模方法建立了包含422个激酶的靶点三维结构数据库,在此基础上建立了反向对接激酶靶点筛选方法,并对相关参数和打分函数进行了优选。最后,选取了7个典型的选择性激酶抑制剂作为例子,用于测试该反向对接激酶靶点筛选方法。结果表明,这些激酶抑制剂的选择性作用靶点均具有较高的打分值(打分值均排在所测试激酶的35%以内)。本文的研究提示,反向对接技术可以应用于激酶靶点虚拟筛选,并进而应用于激酶抑制剂的选择性研究。

基于反向分子对接技术土贝母皂苷甲抗肿瘤机制研究

目的:确定土贝母皂苷甲抗肿瘤作用的靶标及其分子机制。方法:采用Autodock Vina软件,把土贝母皂苷甲与36个抗肿瘤的靶点进行反向分子对接,配体受体复合物三维结构和相互作用力图分别用Pymol-v0.99软件与MOE 2008软件演示。结果:土贝母皂苷甲与多个抗肿瘤靶标具有较好的亲和性,其中与土贝母皂苷甲结合能在-8.5 kcal·mol-1以下的有6个。结论:土贝母皂苷甲可以通过抑制酪蛋白激酶Ⅱ、金属基质蛋白酶-8、Src激酶、胸苷酸合成酶、CDK2以及微管蛋白的活性,发挥抗肿瘤作用,为进一步研究土贝母皂苷甲用于临床抗肿瘤治疗提供一定的理论基础。

反向分子对接-药物靶点发现和确认的新途径

随着药物发现与中药现代化进程的加快,越来越多的活性先导化合物和天然产物的作用机制亟待阐明,而作用靶点的确认成为新药研发的主要瓶颈。反向分子对接以其特有的高效便捷等特点,为药物靶点的发现和确认提供新的思路。本文对近年来反向分子对接技术的应用情况进行了综述。

基于反向分子对接技术的异鼠李素靶标的预测

目的:利用反向分子对接技术对异鼠李素的潜在靶标进行预测。方法:采用id Target软件对蛋白质数据库中异鼠李素的潜在靶标进行筛选,利用Py Rx 0.8软件中的autodock vina模块对筛选的结果进行分子对接验证。结果:异鼠李素与硫氧还蛋白还原酶1、凝血酶、二氢叶酸还原酶、核受体ROR-α等4种靶蛋白的结合较好,其结合能(ΔGpred)分别为-11.7、-10.34、-10.11、-10.07kcal/mol;分子对接验证结果显示,异鼠李素与4种靶蛋白核心氨基酸具有静电作用力、氢键、范德华力等相互作用。结论:硫氧还蛋白还原酶1、凝血酶、二氢叶酸还原酶、核受体ROR-α可能是异鼠李素的潜在靶标。

基于反向分子对接技术研究桂枝汤调和营卫的潜在作用靶点

目的:基于经方的"方证相应"关系和反向分子对接技术研究桂枝汤调和营卫的潜在作用靶点。方法:通过文献检索获得桂枝汤相关的活性成分,采用Pharm Mapper Server对活性成分进行反向分子对接,依据对接分数排序发现桂枝汤的潜在受体,通过Auto Dock Vina进行正向分子对接试验考察配体与受体分子之间的亲和力。然后选取75只大鼠随机分为正常组、模型组和桂枝汤高、中、低剂量组(12、8、4 g/kg),每组15只,除正常组外的其余各组大鼠均复制营卫不和模型;成模后,各组大鼠每天ig给药1次,连续5 d;结束给药后检测大鼠脂肪组织和肌肉组织中11β-羟类固醇脱氢酶1型(11β-HSD1)表达水平。结果:对桂枝汤的活性成分进行反向分子对接发现11β-HSD1为频繁出现的受体,正向对接试验证实乌拉尔甘草皂苷b、甘草次酸、生胃酮等活性成分与11β-HSD1有较高的亲和力。动物实验结果显示,模型组大鼠脂肪组织和肌肉组织中11β-HSD1的表达水平较正常组大鼠升高(P<0.05);桂枝汤高剂量组大鼠脂肪组织和肌肉组织中11β-HSD1的表达水平较模型组降低(P<0.05)。结论:桂枝汤调和营卫的机制与11β-HSD1有一定的相关性;应用反向分子对接技术可以为"方证相应"关系的研究提供一条可行的技术途径。

反向分子对接法预测龙须藤两种多甲氧基黄酮的分子靶标

目的预测龙须藤两种多甲氧基黄酮5,7,3',4',5'-五甲氧基黄酮(PMFA)及5,6,7,5'-四甲氧基-3',4'-亚甲二氧基黄酮(TMFA)的分子靶标。方法采用反向分子对接法,对这两种成分进行分析。结果 PMFA和TMFA可能在抗癌、抗类风湿性关节炎及抗心血管疾病等方面发挥作用,并通过防止CTSK与DHODH靶点作用于Toll样受体、破骨细胞分化与嘧啶代谢等途径治疗类风湿性关节炎。结论该方法可为龙须藤及两种多甲氧基黄酮的药效学及分子作用机制实验提供参考。

反向对接的选择性与非选择性抑制剂找靶评价:Glide个案研究

反向对接作为一种靶标预测的有效工具,有许多方面仍待探究。对反向对接软件的客观评价可以帮助我们更好地了解这些工具的长处与短处,并在靶标预测的过程中起到指导作用。本研究中,我们评估了Glide(SP)针对选择性抑制剂与非选择性抑制剂的靶标预测能力。结果说明针对不同配体,对接打分的倾向可能存在差异,因此总体打分抽样对帮助我们更好地理解某对配体受体间的对接打分具有重要的意义。另外,对接时结合口袋的输入构象对对接结果存在一定的影响。Glide(SP)显示出较好的对非选择性抑制剂的靶标预测能力。然而,其对于选择性抑制剂的靶标预测准确度相对较低,说明该软件不适用于这方面的工作。针对COVID-19的案例研究表面凝血因子Xa可能是氯喹的潜在靶点。因此,我们认为对反向对接软件的进一步开发与靶点间打分差异的修正十分必要。

基于反向分子对接的桂枝汤调和营卫与HSP90α的相关性研究

目的：基于经方的＂方证相应＂关系和反向分子对接技术研究桂枝汤证与热休克蛋白90α的相关性。方法：通过文献检索获得桂枝汤相关的活性成份,采用Pharm Mapper server对活性成份进行反向分子对接,依据对接分数（fit score）排序发现桂枝汤的潜在受体,然后通过autodock vina进行正向分子对接试验观察配体与受体分子之间的亲和力,最后用动物实验对发现的受体进行验证。结果：对桂枝汤的活性成份进行反向分子对接发现HSP90α为频繁出现的受体,对接分数较高的活性成份为没食子酰芍药苷等,正向分子对接实验证实没食子酰芍药苷、芍药苷等活性成分与HSP90α有较高的亲和力,动物实验显示模型组大鼠下丘脑HSP90α的表达比正常组低,差异有统计学意义;桂枝汤高、中剂量组与模型组比较可以显著提高模型大鼠下丘脑HSP90α的表达,差异有统计学意义;低剂量组作用不明显。结论：本研究证实桂枝汤调和营卫的机制与HSP90α有一定的相关性,同时也启示应用反向分子对接技术可以为＂方证相应＂关系的研究提供一条可行的技术途径。

基于反向分子对接和网络药理学预测木兰花碱抗肿瘤的潜在作用机制

目的利用网络药理学分析方法,基于生物信息大数据分析,以研究木兰花碱抗肿瘤的潜在的分子机制。方法采用PharmMapper服务器挖掘木兰花碱潜在的抗肿瘤靶蛋白,通过对潜在靶蛋白参与的生物过程及KEGG通路分析,了解木兰花碱抗肿瘤的可能机制,用Cytoscape软件构建木兰花碱的"化合物-靶点-通路-疾病"相互关联网络。结果分析结果数据,预测木兰花碱可与238个人源靶蛋白通过多种方式匹配而发挥作用,其中有75个通过20条信号通路参与肿瘤的生物过程。分别是40个靶点参与肿瘤通路,23个靶点参与多聚糖肿瘤通路,15个靶点前列腺癌通路,有13个靶点参与病毒致癌机理,有12个靶点参与化学致癌机理、胰腺癌通路、转录失调的肿瘤通路,10个靶点参与结直肠癌通路、黑色素瘤通路、非小细胞肺癌通路、肾细胞癌通路,9个靶点参与膀胱癌通路、中心碳代谢通路、子宫内膜癌通路、小细胞肺癌通路、慢性髓性白血病通路,8个靶点参与胆碱代谢通路、胶质瘤通路、急性髓性白血病通路,7个靶点参与甲状腺癌通路。主要参与凋亡调控、RNA转录调控、组织代谢、信号转导调控等生物过程中,通过FoxO signaling pathway、Ras signaling pathway、Metabolic pathways、PPAR signaling pathway等信号通路参与抗肿瘤的作用。结论通过对木兰花碱治疗肿瘤潜在靶点的挖掘,我们推测,其可用于治疗胰腺癌、前列腺癌等多种肿瘤,为后期木兰花碱进一步深入研究提供研究方向及理论支持。

反向分子对接技术在中药活性分子作用机制研究中的应用

综述了反相分子对接技术在中药或复方中的应用及研究进展,如蛋白靶点预测、作用机制的阐明、化合物活性筛选及中药质量标志物筛选等。反向分子对接具有高效、便捷的优势,但还需要结合其他实验方法佐证、更新数据库等进一步提高准确性,为反向分子对接技术在中药现代化研究中的应用提供有力支撑。

基于反向分子对接和网络药理学的吴茱萸次碱对心血管保护作用机制

目的采用反向分子对接技术和网络药理学分析方法探讨吴茱萸次碱作用于心血管疾病的潜在机制。方法利用TCMSP数据库对吴茱萸次碱进行类药性评价,借助PharmMapper服务器反向对接预测吴茱萸次碱的潜在靶蛋白,并采用Comparative Toxicogenomics Database(CTD)数据库对获取的靶点进行疾病预测分析,进一步利用Cytoscape 3.6.0版软件构建吴茱萸次碱的“化合物-靶点-心血管疾病”网络;同时进行蛋白质-蛋白质相互作用分析和分子对接验证。通过Database for Annotation Visualization and Integrated Discovery(DAVID)数据库对潜在靶点进行通路富集预测分析。结果血红素加氧酶1(HMOX1)、凝血酶原2(F2)、血清白蛋白(ALB)、肾素(REN)和半胱氨酸蛋白酶-3(CASP3)等可能是吴茱萸次碱的关键靶点。吴茱萸次碱可能通过作用于这些靶点参与调控血管内皮生长因子(VEGF)、丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)、缺氧诱导因子(HIF)-1等信号通路。结论吴茱萸次碱是一个潜在治疗心血管疾病的候选药物,其可能通过多靶点、多通路协同作用的机制发挥心血管保护作用。

基于反向分子对接的E-低聚白藜芦醇化合物杀菌机制研究

利用反向分子对接方法对E-低聚白藜芦醇化合物的杀菌机理进行研究。通过受体的直接药物设计方法,筛选得到来自MRSA的PBP2a蛋白(PDB ID:4CJN)匹配度最高的为对接受体蛋白。基于靶蛋白药效团模型与万古霉素的研究比较,结果显示E-低聚白藜芦醇化合物似糖肽类抗生素发挥抗菌杀菌作用,是具抗生素潜能的天然产物。研究揭示了小分子探针的潜在靶标蛋白的搜寻及配体-受体的反向对接,可有效应用于新药先导化合物的筛选研究中。

基于反向分子对接和网络药理学探讨姜黄素抗肿瘤作用机制

目的:基于反向分子对接和网络药理学探讨姜黄素的潜在抗肿瘤作用机制。方法:借助Pharm Mapper在线服务器,以姜黄素为研究对象,反向分子对接筛选其作用的潜在靶点。利用STRING数据库软件绘制蛋白相互作用网络,并运用Cyto Hubba插件筛选关键靶点。对潜在靶基因进行KEGG通路分析获得与肿瘤机制相关的靶标,进一步采用Cytoscape软件构建姜黄素“化合物-靶点-通路”网络关系图。最后用Autodock Tools 1.5.6对核心靶点进行分子对接验证。结果:反向筛选得到43个与姜黄素具有较高亲和性的人源靶蛋白,KEGG通路富集到17条与肿瘤相关的通路。姜黄素抗肿瘤作用的核心靶标有SRC、EGFR、GSK3B、RXRA,通路富集结果显示姜黄素主要作用于肿瘤、前列腺癌和胃癌通路;其次姜黄素靶标还相对显著的富集在非小细胞肺癌、大肠癌及乳腺癌等癌症通路,主要通过PI3K/Akt、Cytokine-cytokine receptor interaction、Wnt等信号通路发挥抗癌作用。分子对接结果显示姜黄素与核心靶点SRC、EGFR、GSK3B及RXRA均具有较好的结合活性。结论:姜黄素对前列腺癌、胃癌具有潜在的治疗作用,有望成为治疗前列腺癌、胃癌、非小细胞肺癌、大肠癌等多种肿瘤的新的潜在药物,该研究结果为姜黄素在肿瘤治疗领域的研究与应用提供了重要的参考依据。

基于氨基酸代谢途径除草剂靶标库的建立及其在反向寻靶中的应用

为实现除草剂先导化合物的作用靶标快速、精准预测以及活性分析,本试验建立了一种快速高效的基于化合物结构的反向寻找除草剂靶标的计算机模拟方法。通过分析拟南芥(Arabidopsis thaliana)的KEGG(京都基因与基因组百科全书)氨基酸代谢通路图(ath00460),筛选出调节氨基酸生物合成中的关键蛋白;利用YASARA软件对蛋白质三维结构模型进行同源模建以及Autodock vina 4.0软件模拟化合物小分子与靶蛋白的相互作用的方法,对筛选得到调节生成氨基酸中间产物或最终产物的专一性蛋白进行靶标库的建立,随后利用已知作用靶标的化合物分子进行了可行性与可靠性的验证,建立了一种基于化合物结构的反向寻找靶标的计算机模拟方法。通过筛选分析得到了166个调节生成关键中间产物或最终产物的专一性蛋白(涵盖已报道的18种与氨基酸生物合成途径有关的除草剂靶标酶),其中18个蛋白从PDB数据库中下载晶体结构,148个蛋白利用YASARA同源模建;利用烟嘧磺隆、甲磺隆、苯磺隆、灭草喹、多菌灵、毒死蜱六个已知作用靶标的化合物分子进行了可行性与可靠性的验证。本试验得到一种快速高效的基于化合物结构的反向寻找除草剂靶标的计算机模拟方法,该方法能快速、准确地预测小分子化合物的靶点与未知化合物的生物活性,为新农药创制的提供参考依据。

苍术酮潜在靶点预测及正向分子对接验证

目的基于网络药理学技术预测苍术酮潜在靶标及可能药理作用。方法利用PharmMapper服务器的反向药效团匹配,将苍术酮与2241个人类蛋白靶标进行匹配,根据Normalized Fit Score的打分由高到低排序,重点分析前10个靶蛋白,再采用Systemsdock Web Site平台对具有疾病治疗价值的主要靶蛋白进行正向分子对接验证。结果发现苍术酮与二肽基肽酶Ⅳ、维甲酸β受体以及细胞维甲酸结合蛋白2结合较好,Dock score打分分别为7.105、6.948、6.842。结论反向药效团匹配和正向分子对接预测到的苍术酮主要潜在靶点有二肽基肽酶Ⅳ、维甲酸β受体、细胞维甲酸结合蛋白2,具有抗糖尿病、抗癌等药理作用。

薏苡素潜在靶点预测及正向分子对接验证

目的利用反向分子对接技术预测薏苡素的潜在靶标及药理作用机制。方法使用Pharm Mapper服务器,利用药效团模型匹配的方法将薏苡素与2 241个人类蛋白靶标进行匹配,按照标准化适合分数(Normalized Fit Score)打分,分数由高到低排序,重点分析前10个靶标蛋白,然后采用Systemsdock Web Site服务器对具有疾病治疗价值的主要靶蛋白进行正向分子对接验证。结果发现薏苡素与骨形态发生蛋白2 (BMP-2)、甾醇硫酸酯酶(STS)、单胺氧化酶B(MAOB)、胆碱酯酶(Ch E)的靶标蛋白结合较好,Dock Sore打分分别为4. 971、5. 277、5. 625、5. 769。结论薏苡素主要的潜在靶点有BMP2、STS、MAOB、Ch E,具有预防治疗骨疾病、乳腺癌、阿尔茨海默病、非酒精性脂肪肝、糖尿病等药理作用。